K409合金熔炼和铸造工艺

 K409合金概述

K409是一种沉淀硬化型镍基铸造高温合金。其特点是含有4.2%钽，使得合金具有较高的高温强度、优良的抗氧化和耐腐蚀性能。然而，由于钽是贵重元素，导致该合金的成本相对同类型合金较高。合金的组织稳定性良好，经过850～950℃时效近万小时，不析出σ相。采用熔模精密铸造法可以铸造出各种形状复杂的零件。因此，该合金适用于制作950℃以下长期工作的航空发动机、工业燃气轮机叶片和其他高温用零件。

 材料牌号：K409(K9)。

相近牌号：B1900(美国)。

 材料的技术标准：HB 5330—1985 《航空用K9合金锭》。

 化学成分见表。

 热处理制度：合金在铸态使用，也可进行如下热处理：1080℃，4小时，空冷 + 900℃，10小时，空冷。

 品种规格与供应状态：直径65～85mm的母合金锭，以铸态供应。

 熔炼与铸造工艺：采用真空感应炉熔炼母合金，真空感应炉重熔，用熔模精密铸造法铸造零件和试样。

应用状况与特殊要求：该合金用作航空涡轮发动机一级涡轮转子叶片，在试飞和寿命台架试车中表现良好。类似于本合金的美国B-1900合金已用于JT9D等多种发动机的涡轮叶片。

 物理及化学性能

 热性能：  熔化温度范围：1260～1289℃。

 热导率见表。

密度p=8.18g/cm³。

 技术标准规定的性能

 技术标准规定的性能见表。

 室温及各种温度下的力学性能

 硬度：室温硬度HRC34～44。

 拉伸性能：（此处缺失具体数据，请补充）

 相变温度 （此处缺失具体数据，请补充）

 时间-温度-组织转变曲线 （此处缺失具体数据，请补充）

 合金组织结构 合金铸态组织以Y固溶体为基体，析出大量的Y相，并有少量Y-Y'共晶。γ相是富Ta的Ni₃(Al,Ti,Ta)，是合金的主要强化相，约占合金重量的61%。在晶界和晶内及枝晶间有富Ta及富Zr的MC碳化物，晶界及共晶周围有M;B₂型硼化物。碳化物和硼化物总量约占合金重量的1%。合金在750～900C时效1500～3000小时或750～950C应力时效1000～2567小时，均未发现c相。主要变化是Y'相的聚集、长大和溶解，并进一步析出细小的二次Y’相，此外还析出颗粒状和片状的M;C及颗粒状和雪花状的M₂sCs。

 工艺性能与要求

成形性能：合金的铸造性能良好，疏松倾向小。控制浇注温度为1420°C，模壳温度为750～850°C可获得表面晶粒均匀的铸件。

 焊接性能：涡轮叶片叶冠顶端堆焊耐磨面可采用钴-铬-钨氩弧堆焊。

 零件热处理工艺：零件在铸态下使用，或经过1080°C，4小时，空冷 + 900°C，10小时，空冷的热处理。

 表面处理工艺：叶片表面可采用料浆喷涂法渗铝-硅涂层。扩散处理工艺：1080°C，4小时，空冷 + 900°C，10小时，空冷。