FR2562822A1 - Procede de germination de metaux hautement allies - Google Patents
Procede de germination de metaux hautement allies Download PDFInfo
- Publication number
- FR2562822A1 FR2562822A1 FR8505693A FR8505693A FR2562822A1 FR 2562822 A1 FR2562822 A1 FR 2562822A1 FR 8505693 A FR8505693 A FR 8505693A FR 8505693 A FR8505693 A FR 8505693A FR 2562822 A1 FR2562822 A1 FR 2562822A1
- Authority
- FR
- France
- Prior art keywords
- metal
- powder
- molten
- slag
- molten metal
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 16
- 229910002065 alloy metal Inorganic materials 0.000 title 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 21
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 21
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims abstract description 21
- 230000035784 germination Effects 0.000 claims abstract description 7
- 239000012255 powdered metal Substances 0.000 claims abstract description 7
- 238000007711 solidification Methods 0.000 claims abstract description 6
- 230000008023 solidification Effects 0.000 claims abstract description 6
- 229910001092 metal group alloy Inorganic materials 0.000 claims abstract 5
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims abstract 4
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 claims abstract 2
- 239000002893 slag Substances 0.000 claims description 18
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 8
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 6
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 5
- 230000008018 melting Effects 0.000 claims description 5
- 238000002844 melting Methods 0.000 claims description 5
- 239000002923 metal particle Substances 0.000 claims description 5
- 238000005266 casting Methods 0.000 claims description 3
- 238000005204 segregation Methods 0.000 claims description 3
- 150000001768 cations Chemical class 0.000 claims 2
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 238000009749 continuous casting Methods 0.000 claims 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims 1
- 230000003068 static effect Effects 0.000 claims 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims 1
- 229910000601 superalloy Inorganic materials 0.000 abstract description 9
- 241001311547 Patina Species 0.000 description 5
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 3
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 3
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000292 calcium oxide Substances 0.000 description 2
- ODINCKMPIJJUCX-UHFFFAOYSA-N calcium oxide Inorganic materials [Ca]=O ODINCKMPIJJUCX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 2
- 239000010436 fluorite Substances 0.000 description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 2
- 229910000531 Co alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000640 Fe alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000990 Ni alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000013019 agitation Methods 0.000 description 1
- BRPQOXSCLDDYGP-UHFFFAOYSA-N calcium oxide Chemical compound [O-2].[Ca+2] BRPQOXSCLDDYGP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000003749 cleanliness Effects 0.000 description 1
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 description 1
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 1
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000010894 electron beam technology Methods 0.000 description 1
- 230000005496 eutectics Effects 0.000 description 1
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 1
- 230000000977 initiatory effect Effects 0.000 description 1
- 229910000765 intermetallic Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000006911 nucleation Effects 0.000 description 1
- 238000010899 nucleation Methods 0.000 description 1
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 1
- 230000009974 thixotropic effect Effects 0.000 description 1
- 238000009736 wetting Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C1/00—Making non-ferrous alloys
- C22C1/02—Making non-ferrous alloys by melting
- C22C1/023—Alloys based on nickel
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
- B22D27/00—Treating the metal in the mould while it is molten or ductile ; Pressure or vacuum casting
- B22D27/04—Influencing the temperature of the metal, e.g. by heating or cooling the mould
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
- B22D27/00—Treating the metal in the mould while it is molten or ductile ; Pressure or vacuum casting
- B22D27/20—Measures not previously mentioned for influencing the grain structure or texture; Selection of compositions therefor
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Manufacture Of Alloys Or Alloy Compounds (AREA)
- Continuous Casting (AREA)
- Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
Abstract
L'INVENTION CONCERNE UN PROCEDE DE GERMINATION DE METAUX HAUTEMENT ALLIES. DANS CE PROCEDE, ON FAIT FONDRE L'ALLIAGE METALLIQUE, ON ADDITIONNE UN ALLIAGE METALLIQUE EN POUDRE DANS DES CONDITIONS TELLES QUE LA POUDRE PENETRE DANS LE METAL PRATIQUEMENT SANS IMPURETES DE SURFACE, PUIS ON FAIT REFROIDIR LE METAL JUSQU'A SOLIDIFICATION. DOMAINE D'APPLICATION: SOLIDIFICATION DE BAINS DE METAUX POUR L'OBTENTION DE SUPERALLIAGES, ETC.
Description
L'invention concerne des procédés pour la conduite de la solidification de
bainsde métaux, et plus particulièrement pour la conduite de la solidification de bains de superalliages, par exemple des alliages de nickel, de cobalt, de fer ou des associations de ceux-ci,
qui sont hautement alliés et présentent de larges inter-
valles liquidus-solidus et de mauvaises conductibilités thermiques. Ces superalliages sont très sujets à la ségrégation lors du refroidissement à partir de l'état fondu en raison des nombreux composés intermétalliques qui peuvent se former pendant le refroidissement et de l'association
de larges intervalles liquidus-solidus et de faibles conduc-
tibilités thermiques qui caractérisent ces alliages.
De nombreuses techniques destinées à faciliter l'extraction de la chaleur et à rompre les gradients thermiques pendant la fusion par arc sous vide et sous pression ont été proposées dans l'art antérieur. Deux des techniques les plus couramment utilisées sont décrites dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique N 3 353 505 et sont celles couramment connues et utilisées dans l'industrie
sous l'appellation "agitation inverse".
La présente invention permet à un fondeur de superalliages de couler un très gros lingot de superalliage sans grosse ségrégation, par dispersion continuelle dans le bain fondu en cours de coulée d'un métal en poudre finement divisé, avantageusement de la même composition d'alliage que celle coulée. On obtient ainsi un lingot à germination
maîtrisée présentant une structure fine à grains équiaxes.
La dispersion de sites de germination dans du métal fondu a été proposée précédemment, mais des essais pour sa mise en oeuvre n'ont pas abouti en raison du fait que le métal en poudre flotte sur la surface de l'alliage fondu formant le bain jusqu'à ce qu'il soit pris dans le front avançant de solidification sans même entrer dans le bain en fusion, dans la zone o il peut agir efficacement !
sur le refroidissement et la germination du bain.-
Il est apparu que ce problème est le résultat de deux effets, à savoir la forte tension superficielle des superalliages et la "patine" d'oxyde de la surface des superalliages en poudre, qui empêche le métal en poudre de s'enfoncer dans le bain. Il est apparu que si l'on peut totalement éliminer la patine d'oxyde de la surface de la poudre et maîtriser la surface du métal fondu, la particule de métal en poudre pénètre dans le bain et forme un site efficace de germination. On a découvert aue, si l'on maintient les particules de métal en poudre dans un état très propre et pratiquement exempt de contamination de
surface et si l'on maintient le bain propre et sans conta-
mination de surface, on peut provoquer une dissolution rapide des particules de métal dans le bain. Plus les particules
sont petites, plus leur dissolutions'effectue rapidement.
Pour la germination de grains fins et la coulée d'un bain thixotrope, il est avantageux d'additionner environ 13 % en poids de poudre au bain fondu pendant qu'il est coulé ou fondu à l'arc. Ceci s'effectue idéalement par l'addition
d'une fine poudre très propre à un bain fondu propre.
Malheureusement, on ne trouve habituellement pas de telles conditions idéales, bien qu'elles soient possibles, dans
une fonderie industrielle.
Z5 Cependant, il est apparu que l'invention pouvait être mise en oeuvre dans des milieux moins propres, par addition de la poudre en une fraction de dimension déterminée à travers une couverture de laitier portée par le bain fondu, lequel laitier est capable de mouiller la patine d'oxyde recouvrant les particules de métal. La couverture de laitier doit être maintenue au-dessus de la température de fusion de l'oxyde eutectique formé avec la patine, mais au-dessous de la température de fusion des particules de métal, compte tenu du fait que la température de fusion des particules est abaissée lorsque la dimension des particules diminue. La couverture de laitier doit également âtre choisie de façon à présenter une tension superficielle relativement élevée, mais assez basse pour permettre aux particules de pénétrer dans le laitier, d'être traitées dans le laitier pour que la patine d'oxyde en soit éliminée et d'être introduites dans le bain de superalliage. La
tension superficielle plus élevée du laitier abaisse l'éner-
gie interfaciale entre le laitier et le bain de métal fondu, permettant ainsi une introduction plus aisée dans le bain des particules de métal traversant le laitier dans le cas o la patine n'a pas été complètement dissoute. De tels laitiers peuvent être formés de mélanges d'oxyde de calcium, de silice et de spath fluor. L'énergie interfaciale est approximativement équivalente à la différence mathématique
des tensions superficielles des deux liquides.
On peut mieux comprendre l'invention en se référant à l'exemple suivant:
EXEMPLE
Uh lingot en superalliage 'Tnco 718', de 15 cm de diamètre, ayant pour composition nominale 18,5 % de Fe, 18,6 % de Cr, 3,1 % de Mo, 0,9 % de Ti, 0,0 % d'Al, 0,2 % de Mn, 0,3 % de Si, 0,04 % de C, a été coulé dans un four à arc à laitier électroconducteur sous une couverture de laitier constituée de CaO et de spath fluor. Après l'amorçage de l'arc et l'établissement d'un bain de métal fondu portant une couverture de laitier liquide immiscible, on a introduit de façon dosée, sur le dessus de la couverture de laitier, de la poudre de "Inco 718", en particules d'une dimension maximale de 0,177 mm, ayant été exposée à l'air,
en même temps que l'on a maintenu une puissance correspon-
dant à une tension d'environ 24,5 volts et une intensité de 3000 ampères. Apres la constitution d'un lingot sur environ 10 cm, la puissance a été augmentée de 33 % et on a déposé 10 cm supplémentaires de lingot; l'addition de
poudre a été maintenue de façon constante.
En coupant le lingot, on a constaté que la dimension du grain était fine et équiaxe dans la zone fondue à la puissance inférieure, et basaltique dans la zone fondue sous l'intensité plus élevée. Les résultats ont montré qu'à l'intensité inférieure, la poudre est entrée dans le bain de métal fondu à l'état solide ou avec entraînement du solidus, ce qui a provoqué la germination des grains fins, tandis qu'à la puissance élevée, la poudre a totalement fondu et ne s'est donc par comportée
en tant que sites de nucléation.
Les valeurs de propreté inclusionnaire, telles que déterminées par refusion d'échantillons dans un four à faisceau d'électrons, n'ont présenté aucune différence entre la poudre étant entréedans le bain de métal dans l'état solidus et celle ayant totalement fondu, ce qui
indique que la couverture de laitier a nettoyé la poudre.
Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées au procédé décrit sans sortir du
cadre de l'invention.
!
Claims (9)
1. Procédé de germination de métaux hautement alliés, caractérisé en ce qu'il consiste à faire fondre un alliage métallique, à additionner à l'alliage métallique fondu une poudre d'alliage métallique de composition compatible dans des conditions telles que la poudre entre dans le métal fondu, pratiquement sans impuretés de
surface; et à refroidir le métal jusqu'à solidification.
2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le métal en poudre présente des dimensions de grain déterminées afin qu'on obtienne une vitesse de refroidissement souhaitée pour maîtriser la ségrégation
et la dimension des grains.
3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le métal est fondu dans des conditions à teneur en oxygène réduite et en ce que le métal en poudre
est maintenu exempt d'impuretés de surface.
4. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le métal reçoit un laitier fondu de composition chimique déterminée, à travers lequel le métal en poudre est additionné afin que les impuretés de surface soient éliminées sans que les particules de la poudre atteignent
un état de dissoluticncomplète.
5. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que le laitier est préparé de manière déterminée afin de présenter une tension superficielle particulière pour faciliter le transfert des particules de métal du
laitier au bain fondu.
6. Procédé selon l'une quelconque des revendi-
cations 1 à 5, caractérisé en ce que le métal en poudre
présente la même composition que le bain de métal fondu.
7. Procédé selon l'une quelconque des revendi-
cations 1 à 6, caractérisé en ce que le métal fondu est
contenu dans un four à arc auquel la poudre est ajoutée.
8. Procédé selon l'une quelconque des revendi-
f cations 1 à 6, caractérisé en ce que le métal fondu est coulé dans une machine de coulée continue à laquelle
de la poudre est ajoutée.
9. Procédé selon l'une quelconque des revendi-
cations 1 à 5, caractérisé en ce que le métal fondu est coulé dans un moule à lingot statique et le métal en poudre
est additionné pendant la coulée.
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US06/601,226 US4588019A (en) | 1984-04-17 | 1984-04-17 | Methods of controlling solidification of metal baths |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| FR2562822A1 true FR2562822A1 (fr) | 1985-10-18 |
Family
ID=24406694
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| FR8505693A Pending FR2562822A1 (fr) | 1984-04-17 | 1985-04-16 | Procede de germination de metaux hautement allies |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4588019A (fr) |
| DE (1) | DE3513213A1 (fr) |
| FR (1) | FR2562822A1 (fr) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6460595B1 (en) * | 1999-02-23 | 2002-10-08 | General Electric Company | Nucleated casting systems and methods comprising the addition of powders to a casting |
| JP3492672B1 (ja) * | 2002-05-29 | 2004-02-03 | 東邦チタニウム株式会社 | 金属粉末の製造方法及び製造装置 |
| CN102094125B (zh) * | 2011-03-29 | 2013-01-09 | 东南大学 | 电渣重熔制备镁合金的工艺方法 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR1561211A (fr) * | 1966-12-27 | 1969-03-28 | ||
| FR2258918A1 (fr) * | 1974-01-26 | 1975-08-22 | Fulmer Res Inst Ltd | |
| FR2445193A1 (fr) * | 1978-12-29 | 1980-07-25 | Onera (Off Nat Aerospatiale) | Procede et appareillage pour la fabrication de barres en materiau composite metallique par solidification unidirectionnelle |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3344839A (en) * | 1963-11-28 | 1967-10-03 | Soudure Electr Autogene | Process for obtaining a metallic mass by fusion |
| US3353505A (en) * | 1967-03-06 | 1967-11-21 | Acf Ind Inc | Collapsible support |
| GB1407197A (en) * | 1971-11-24 | 1975-09-24 | Wiggin & Co Ltd Henry | Processes for refining the grain size of metals |
| SU374020A1 (ru) * | 1972-03-07 | 1980-06-15 | Ордена Ленина И Ордена Трудового Красного Знамени Институт Электросварки Им.Е.О.Патона Ан Украинской Сср | Способ электрошлаковой выплавки слитков |
| JPS5416307A (en) * | 1977-07-06 | 1979-02-06 | Hitachi Zosen Corp | Preparation of metal material of particle dispersion type |
-
1984
- 1984-04-17 US US06/601,226 patent/US4588019A/en not_active Expired - Fee Related
-
1985
- 1985-04-12 DE DE19853513213 patent/DE3513213A1/de not_active Ceased
- 1985-04-16 FR FR8505693A patent/FR2562822A1/fr active Pending
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR1561211A (fr) * | 1966-12-27 | 1969-03-28 | ||
| FR2258918A1 (fr) * | 1974-01-26 | 1975-08-22 | Fulmer Res Inst Ltd | |
| FR2445193A1 (fr) * | 1978-12-29 | 1980-07-25 | Onera (Off Nat Aerospatiale) | Procede et appareillage pour la fabrication de barres en materiau composite metallique par solidification unidirectionnelle |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US4588019A (en) | 1986-05-13 |
| DE3513213A1 (de) | 1985-10-24 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4248630A (en) | Method of adding alloy additions in melting aluminum base alloys for ingot casting | |
| Mousavi et al. | Grain refinement due to grain detachment in electromagnetically stirred AA7020 welds | |
| EP0909827A2 (fr) | Alliage de titane, soudable, coulable, à haute module et à faible coût et articles à partir de celui-ci | |
| CH624148A5 (fr) | ||
| CN108411167A (zh) | 一种利用再生废杂铝材料熔铸高品质轿车发动机用铸锭的工艺 | |
| US9371573B2 (en) | Grain refinement, aluminium foundry alloys | |
| EP0399928A1 (fr) | Creuset froid à vidange par le fond | |
| FR2562822A1 (fr) | Procede de germination de metaux hautement allies | |
| JPH06212300A (ja) | シャフト炉を用いたｐ含有低酸素銅の製法 | |
| EP0605379B1 (fr) | Procédé de coulée d'un métal en phase pâteuse | |
| FR2658838A1 (fr) | Rouleau compose resistant a l'usure. | |
| US4167963A (en) | Method and apparatus for feeding molten metal to an ingot during solidification | |
| JPH10211546A (ja) | ホットトップ鋳造法 | |
| US4161398A (en) | Method for electroslag remelting of a copper-nickel alloy | |
| JP2001192743A (ja) | チタン又はチタン合金製スクラップの溶解方法 | |
| Dhaneswara et al. | Effect of Sodium Nitrate-Sodium Fluoride Ratio as Degasser in Al-7Si-2Cu Casting Product | |
| RU2762956C1 (ru) | Способ изготовления литых заготовок из антифрикционной бронзы | |
| SU344015A1 (ru) | Способ выплавки алюминиевого сплава из его отходов | |
| BE341896A (fr) | ||
| Mills | The effect of interfacial phenomena on materials processing | |
| VV et al. | Effect of Process Variables on Electroslag Crucible Melting of Copper–Chromium Alloys | |
| EP0152332B1 (fr) | Nouveau procédé de purification du plomb | |
| JPH0762461A (ja) | 含硫黄鋼材のエレクトロスラグ再溶解法 | |
| Onyekwere et al. | Global Journal of Engineering and Technology Advances | |
| RU2307722C2 (ru) | Способ получения высокооловянистой бронзы |