冷坩埚悬浮熔炼制备K465高温合金的组织及力学性能

潘涛; 张华霞; 马秀萍; 于昂; 吴柯汉

doi:10.20057/j.1003-8620.N260113

您当前的位置：

首页 >

文章列表页 >

冷坩埚悬浮熔炼制备K465高温合金的组织及力学性能

更新时间：2026-10-22

- 冷坩埚悬浮熔炼制备K465高温合金的组织及力学性能
- Microstructure and Mechanical Properties of K465 Superalloy Prepared by Cold Crucible Levitation Melting
- 特殊钢 2026年页码：1-5
- 作者机构：
  
  北京航空材料研究院股份有限公司，北京 100094
- 作者简介：
  
  潘涛（1994—），男，博士，工程师；E-mail：pt_621@126.com
- 基金信息：
  
  北京航空材料研究院股份有限公司自主立项项目(ZC00RZ2503)
- DOI：10.20057/j.1003-8620.N260113
  中图分类号： TF133
- 收稿：2026-07-26，
  
  修回：2026-08-28，
  
  录用：2026-09-08，
  
  网络首发：2026-09-21，
- 稿件说明：
移动端阅览
潘涛,张华霞,马秀萍等.冷坩埚悬浮熔炼制备K465高温合金的组织及力学性能[J].特殊钢,

Pan Tao,Zhang Huaxia,Ma Xiuping,et al.Microstructure and Mechanical Properties of K465 Superalloy Prepared by Cold Crucible Levitation Melting[J].Special Steel,
潘涛,张华霞,马秀萍等.冷坩埚悬浮熔炼制备K465高温合金的组织及力学性能[J].特殊钢, DOI：.

Pan Tao,Zhang Huaxia,Ma Xiuping,et al.Microstructure and Mechanical Properties of K465 Superalloy Prepared by Cold Crucible Levitation Melting[J].Special Steel, DOI：.

摘要

冷坩埚悬浮熔炼（CCLM）技术采用水冷铜坩埚而非耐火材质坩埚作为熔炼容器，可以有效解决高温熔体侵蚀坩埚的问题，适合于制备超高纯净度金属材料。本研究使用该工艺制备K465镍基铸造高温合金，当熔炼室真空度低于0.01 Pa时，通入高纯氩气开始熔炼，待金属原材料化清后精炼10 min。最终制备的K465高温合金主元素含量可以满足合金成分要求，并且成分均匀性较好。合金中杂质元素

［O］、

［N］均为0.000 3%，

［S］仅0.000 049%。铸态合金的微观组织主要为γ相、γ′相、（γ+γ′）共晶相以及富含Ti、W、Nb、Mo的块状或条状碳化物，这与真空感应熔炼制备的合金微观组织一致。合金的室温抗拉强度大于1 000 MPa、伸长率大于5%，合金在975 ℃、225 MPa条件下的高温持久寿命大于45 h。研究结果表明，冷坩埚悬浮熔炼技术可以制备出高纯净度的K465镍基铸造高温合金，具备优异的力学性能，为高温合金纯净化熔炼提供了新思路。

Abstract

The cold crucible levitation melting （CCLM） technology uses a water-cooled copper crucible instead of a refractory crucible as the melting container， which can effectively solve the problem of corrosion of the crucible by the high temperature melt， and is suitable for the preparation of ultra-high purity metal materials. In this work， the K465 nickel-based cast superalloy is prepared by CCLM technology. When the vacuum level in the melting chamber is lower than 0.01 Pa， high-purity argon gas is introduced to start smelting. After the metal raw materials are completely melted， refining is performed for 10 minutes. The results of the chemical composition test indicate that the contents of the main elements in the alloy fully meet the standard compositional requirements and the compositional uniformity is excellent. The impurity contents of oxygen

［O］ and nitrogen

［N］ in the alloy are both controlled at 0.000 3%， while the sulfur

［S］ content is as low as 0.000 049%. The microstructure of the as-cast alloy primarily consists of

γ matrix phase， γ ′ strengthening phase，（γ + γ ′） eutectic phase， as well as bulk and strip-shaped carbides enriched in titanium （Ti）， tungsten （W）， niobium （Nb）， and molybdenum （Mo）， which is consistent with the microstructural characteristics of the alloy prepared by vacuum induction melting （VIM）. Mechanical property tests demonstrate that the K465 superalloy prepared by CCLM exhibits a room-temperature tensile strength exceeding 1 000 MPa and an elongation above 5%. Moreover， the high temperature rupture life of alloy achieves more than 45 h under the service condition of 975 ℃ and 225 MPa. The research results show that the cold crucible levitation melting technology can prepare high-purity K465 nickel-based cast superalloy， which has excellent mechanical properties. This study provides an innovative technical approach for the melting of ultra-high purity superalloys.

关键词

Keywords

references

姜周华，张新法，刘福斌，等 . 镍基高温合金生产用原材料有害杂质的控制［J］. 钢铁， 2017 ， 52 （ 9 ）： 1 - 10 .

赵　帅，金开锋，乔　峰，等 . 燃机用高纯净度IN792母合金工业制备及其性能研究［J］. 铸造设备与工艺， 2025 （ 1 ）： 30 - 34+66 .

韩　旭，姚志浩，杨玉军，等 . 镍基高温合金关键熔炼工艺及其质量控制策略［J］. 特殊钢， 2025 ， 46 （ 6 ）： 54 - 71 .

张春晓，李树索，吴华杰，等 . 镍基铸造高温合金Ni80Cr20和NiCoCrMoX真空感应熔炼过程中Se元素的控制研究［J］. 大型铸锻件， 2024 （ 6 ）： 40 - 43+78 .

郑亮，张国庆，张利冲，等 . 高温合金制备工艺精确定制：策略、方法与验证［J］. 航空材料学报， 2025 ， 45 （ 5 ）： 1 - 25 .

王建桥，何钦生，李　方，等 . 退火工艺对Haynes 282高温合金丝材组织及性能的影响［J］. 特殊钢， 2026 ， 47 （ 4 ）： 87 - 95 .

郭佳，陈光耀，邓少文，等 . Al 2 O 3 和MgO耐火材料与高温合金界面反应差异性研究［J］. 耐火材料， 2026 ， 60 （ 3 ）： 185 - 191 .

刘星立，邢一丹，黄潇阳，等 . 真空感应熔炼高温合金与坩埚耐火材料相互作用的研究进展［J］. 耐火材料， 2025 ， 59 （ 6 ）： 536 - 541 .

宋青竹，董辉，鄂东梅，等 . 电磁悬浮真空熔铸技术进展［J］. 真空， 2019 ， 56 （ 6 ）： 43 - 48 .

Bojarevics V ， Pericleous K ， Harding R A ， et al . The development and experimental validation of a numerical model of an induction skull melting furnace ［J］. Metallurgical and Materials Transactions B ， 2004 ， 35 （ 4 ）： 785 - 803 .

李　碚，张　森 . 真空悬浮熔炼技术［J］. 冶金设备， 2015 （ 5 ）： 13 - 17 .

冯涤，骆合力，邹敦叙，等 . 冷坩埚感应悬浮熔炼技术［J］. 钢铁研究学报， 1994 ， 6 （ 4 ）： 24 - 30 .

Spirlet J C ， Wellum R . A new multi-purpose furnace for the preparation of compounds， alloys and single crystals ［J］. Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A： Accelerators， Spectrometers， Detectors and Associated Equipment ， 2004 ， 521 （ 1 ）： 239 - 241 .

陈瑞润，丁宏升，毕维生，等 . 电磁冷坩埚技术及其应用［J］. 稀有金属材料与工程， 2005 ， 34 （ 4 ）： 510 - 514 .

Gao X Y ， Zhang L ， Qu X H ， et al . Application of levitation melting to the separation of oxide inclusions from nitrides and carbides in Ni-based superalloy ［J］. Metallurgical Research & Technology ， 2020 ， 117 （ 2 ）： 206 .

Gao X Y ， Zhang L ， Zhang L F ， et al . Non-metallic inclusions in a superalloy during refining through cold crucible levitation melting process ［J］. Metallurgical Research & Technology ， 2022 ， 119 （ 2 ）： 207 .

冯文静，王立军，崔利民，等 . 添加Ce和Y稀土元素铸造K465合金组织与性能［J］. 铸造技术， 2025 ， 46 （ 6 ）： 576 - 581 .

Liu Y ， Wang L N ， Liang J J . Effect of melt temperature on the quasi-equilibrium solidification of K465 Ni-based superalloy ［J］. Journal of Materials Research and Technology ， 2024 ， 30 ： 4487 - 4495 .

Zhang L H ， Xing W J ， Luo Y S ， et al . Synergistic influence of cerium and yttrium micro-addition on microstructure and mechanical tensile properties of K465 nickel based superalloy ［J］. Materials Letters ， 2024 ， 369 ： 136742 .

中国金属学会高温材料分会 . 中国高温合金手册［M］. 北京：中国标准出版社， 2012 ： 234 .

浏览量

下载量

CSCD

CNKI被引量

文章被引用时，请邮件提醒。

提交

工具集

关联资源

奥氏体化温度对2 200 MPa级超高强度钢组织和性能的影响

高温回火对高氮马氏体不锈轴承钢微观组织与力学性能的影响

热处理温度对Fe-27Mn-9Al-1C-0.25V低密度钢组织和性能的影响

热处理温度对0Cr21Al6热轧板材组织结构及性能的影响

增材制造高强度钢的研究与应用进展