高温镍基合金电渣重熔过程中的Al、Ti成分控制

电渣重熔过程中Al和Ti的氧化导致电渣锭轴向成分不均匀,从而对电渣锭的耐腐蚀性能和力学性能产生不利影响。为了控制电渣铸锭中Al和Ti含量的均匀性,需要明确高温电渣重熔过程中Al和Ti含量的变化,并通过优化渣体系比例和冶炼条件来减少合金中Al和Ti的氧化。在现有文献的基础上,以CaF₂-CaO-Al₂O₃-MgO-TiO₂这一低氟渣系和Incoloy825合金为例,综述了电渣重熔过程中Al和Ti元素控制的研究现状。应用离子与分子共存理论（IMCT）,结合FactSage软件,总结了渣的热力学和动力学研究方法。讨论了温度和渣成分对合金中平衡Al、Ti含量的影响。基于膜渗透理论,提出了预测合金中Al和Ti含量的动力学模型,得到了电渣过程中Al和Ti含量随时间变化的数学方程式以及渣-金属反应速率的限制方法。确定电渣重熔Incoloy825合金时TiO₂的最佳添加量约为10％。用IMCT和FactSage对渣-金平衡实验结果进行了比较和分析。FactSage计算结果比IMCT计算结果更准确。TiO₂含量越高,计算结果与实验结果之间的偏差越小。     

电渣重熔中TiO2对低氟CaF2-CaO-Al2O3-MgO-Li2O渣黏度和结构的影响

本文研究了连续冷却条件下电渣重熔中TiO₂对低氟CaF₂-CaO-Al₂O₃-MgO-Li₂O渣黏度的影响,并利用傅里叶变换红外光谱和拉曼光谱分析水淬渣和对应结构的关系。结果表明,渣的黏度随着TiO₂的增加而降低,当TiO₂含量达到13.1%,随着温度从1743K, 1793K, 1843K 增加至1893K时, 对应黏度从0.067 Pa?s, 0.059 Pa?s, 0.056 Pa?s 降低到0.054 Pa?s；当温度达到1843K或之上时,TiO₂的加入对降低黏度有较小的影响。随着TiO₂含量从0,4.3%,8.7%增加至13.1%,黏流活化能从58.0 kJ/mol,47.7 kJ/mol,42.8 kJ/mol降低到38.6 kJ/mol。此外,红外光谱结果表明,随着TiO₂的加入,渣中[AlOnF_4-n]-四面体络合物和[AlO₄]-四面体网状结构被解聚,但[AlO₆]-八面体结构没有发现；同时,拉曼光谱分析表明,TiO₂加入可解聚[AlO₄]-四面体网状结构中Al-O-Al键, 并且Q^₄单元转化为Q^₂单元,同时形成O-Ti-O和Ti-O-Ti键。这些结果都表明TiO₂可降低渣的聚合度,并且有利于渣的结构简单化。最终,黏度变化与渣的对应结构有很好的一致性。