铸造高温合金真空感应熔炼过程的研究

本文主要介绍铸造高温合金真空感应熔炼工艺的基本原理和过程。利用实验证明了熔炼过程中精炼期、合金化期、浇注期对铸造高温合金材料纯净度、显微组织、力学性能及表面质量等方面所产生的影响。实验证明:精炼期对材料中杂质元素Pb、Bi,气体元素N、O有良好的去除作用;以γ′相为强化的高温合金,合金化过程中,Al的过量添加,将产生大量的β-Ni Al脆相,使材料塑性大幅下降;浇注过程,温度过高致使铸件晶粒粗大,易产生缩孔。浇注温度过低致使铸件表面产生大量冷隔等缺陷。     

Ce对铸态5356铝合金组织性能的影响

为探索稀土元素Ce对5356铝合金组织性能的影响,本文采用气泡浮游法,通过添加不同成分微量的稀土元素Ce精炼制备出含Ce不同含量的5356铝合金,通过显微组织观察、室温拉伸试验、密度测试等方法研究了在5356铝合金基体中添加稀土元素Ce对其组织性能的影响.实验结果表明:合金的力学性能及密度随着Ce添加量的增加而得到改善;稀土元素Ce既能够提高合金的抗拉强度、断后伸长率及硬度等力学性能,又能够提高合金的致密度使得铸锭中的气孔或疏松减少;添加Ce质量分数为0.4%时,其力学性能改善效果最佳,抗拉强度达到245.8 MPa,屈服强度为101.24 MPa,断后伸长率增加至29.05%,其密度也达到最大,相对提高了0.67%.     

ZL114A合金旋转喷吹精炼工艺研究

采用旋转喷吹精炼工艺精炼ZL114A合金,通过选择设备不同的喷头转速、气体流量,确定了最佳的设备参数.研究了金属液中氢含量随精炼时间的变化规律,确定了ZL114A合金的旋转喷吹精炼工艺参数;比较了精炼前后镁含量的变化,并测试了旋转喷吹精炼后合金的性能.结果表明,采用旋转喷吹精炼工艺精炼前后镁含量的变化很小,合金熔体纯净度高,合金的性能较高.     

稀土、钛及热处理工艺对Zn-27Al合金耐蚀性的影响

本文研究了添加稀土元素 La、混合稀土(R·E)及钛元素对 Zn-27Al 合金耐蚀性能的影响,用扫描电镜观察了添加这些元素后合金中出现的化合物相,初步分析了这些化合物的形成过程及其对合金性能的影响。同时本文还探讨了热处理工艺改善 Zn-27Al 合金耐蚀性的可行性,讨论了添加元素—合金组织—相变—耐蚀性之间的关系。     

CaO坩埚在超纯净熔炼Ni基高温合金过程中对脱N的影响

研究了使用CaO坩埚在VIM法精炼Ni基高温合金过程中N的变化规律及加Al对脱N的影响,初步分析了脱N的影响因素及机理。     

含钪Al-Cu-Li-Zr合金的组织与性能

为了研究微量Sc对Al-3.5Cu-1.5Li-0.12Zr合金组织与性能的影响,采用铸锭冶金法,制备了4种不同Sc含量的Al-3.5Cu-1.5Li-0.12Zr合金.采用室温拉伸力学性能实验、金相显微镜和透射电镜研究了微量Sc对Al-3.5Cu-1.5Li-0.12Zr合金微观组织和拉伸性能的影响.结果表明:添加0.1%Sc能消除铸态合金的枝晶组织,有效地抑制了再结晶的发生,具有一定的强化作用和明显的增塑效应;添加O.15%Sc和0.25%Sc能显著细化合金铸态的晶粒组织,但添加0.15%Sc不能抑制合金固溶过程中再结晶;添加0.25%Sc会促进合金固溶过程中的再结晶,从而降低合金的强度.合金中较适宜的Sc加入量为0.10%～0.15%,此时合金既具有较高的强度,又兼具较好的塑性.     

流钢槽真空精炼时间对Ni基高温合金氧氮含量的影响

VIDP炉(Vacuum Induction Degassing and Pouring Furnace)浇铸过程是由流钢槽传送钢水到铸模室,较长的流钢槽是VIDP炉的重要特点,其目的是提高精炼效果。通过对流钢槽精炼除气的过程分析,改变浇铸方案,控制钢水在流钢槽真空精炼时间,提高除气效果。经过实验对比,得出整炉钢水通过流钢槽时间与合金氧氮含量关系曲线。得出结论:采用适当的延长浇铸时间的方法,可以有效控制Ni基高温合金氧氮含量,提高合金品质。     

稀土Sc、La对ZL205A合金铸态组织和时效行为的影响

目的 研究分别添加质量分数为0.1%的微量稀土Sc和稀土La元素对ZL205A合金显微组织和时效析出行为的影响。方法 通过金属型重力铸造法,向ZL205A合金中分别加入质量分数为0.1%的稀土Sc和质量分数为0.1%的稀土La元素,制备得到不添加稀土、添加稀土Sc和添加稀土La的ZL205A合金。通过对比分析显微组织,得出不同稀土元素对ZL205A合金显微组织的影响。对3组合金进行T5热处理,分析不同稀土元素对ZL205A合金热处理后组织的影响。将3组合金在155 ℃温度下进行1~20 h的时效,对比分析不同稀土元素对ZL205A合金时效硬化过程的影响。结果 添加质量分数为0.1%的稀土Sc使ZL205A合金中出现了难溶的AlCuSc相,添加质量分数为0.1%的稀土La使ZL205A合金中Al2Cu相数量增多。稀土Sc的添加未改变ZL205A合金达到峰值时效硬度的时间(8 h),但峰值时效硬度由154HV降低至141HV;稀土La的加入使ZL205A合金达到峰值时效硬度的时间由8 h延迟至14 h,但峰值时效硬度由154HV提高至161HV。结论 添加质量分数为0.1%稀土La的ZL205A合金比添加质量分数为0.1%稀土Sc的ZL205A合金具有更好的强化效果。     

碳含量对Mo-W-Co合金组织与性能的影响

采用粉末冶金技术,在 Mo-W-Co 合金中添加不同质量分数的碳,研究碳含量对 Mo-W-Co 合金组织性能的影响。实验结果表明：碳含量对合金硬度的影响不大;在一定范围内,Mo-W-Co 合金的塑性随合金碳含量的增加呈先增后减趋势,碳含量为1%时合金塑性最好;在真空烧结过程中,碳和基体钼形成影响合金组织与性能的关键相 Mo2 C。     

镍基高温合金真空感应熔炼脱氮的研究

研究了真空感应熔炼Ni基高温合金过程中的脱氮行为，实验表明在CaO坩埚精炼过程中加Al对脱氮有促进作用，加Ti则对脱氮有明显不利影响，提高熔炼真空度是促进脱氮的有力措施。     

微量Sc和Mn对Al-Mg合金组织与性能的影响

通过显微组织观察和室温拉伸试验,研究了微量Sc和Mn对Al-5Mg合金显微组织和拉伸性能的影响.结果表明:在Al-5Mg合金中添加微量Sc、Mn消除了合金铸态枝晶组织,强烈抑制合金退火过程中的再结晶,明显提高了合金的强度,其退火态合金的抗拉强度和屈服强度分别提高了19～67MPa和25～64MPa;复合添加微量Mn和Sc比单独添加Mn或Sc的强化作用和抑制再结晶效果更显著;合金强化机制为亚结构强化和Mn、Sc与铝的金属间化合物弥散质点的析出强化.     

高能球磨Mg-Zr-Ni合金组织演变

为了改善Mg-Ni合金的电化学性能,采用高能球磨技术合成了Mg-Zr-Ni储氢合金,通过改变球磨条件和添加合金元素Zr,利用XRD物相分析和电化学测量技术,研究了Mg-Ni合金的组织演变过程及其对电化学容量的影响.结果表明,高能球磨Mg-Ni和Mg-Zr-Ni合金都经历了非晶态向纳米晶态的转变过程,用少量Zr替代部分Mg后,促进了高能球磨Mg-Zr-Ni合金的非晶化和纳米晶化的过程.与非晶态Mg(Zr)Ni相比,纳米晶的Mg(Zr)Ni中氢更易放出,放电曲线主要呈现高电位放电特征,添加Zr后合金的放电容量有所下降.     

纳米晶的形成对FeCSiBPCu非晶合金软磁性能的影响

研究了Fe76-xC7.0Si3.3B5.0P8.7Cux(x=0、0.3%或0.7%(原子分数))非晶合金中Cu的添加及纳米晶的形成对其软磁性能的影响,对合金的微观结构进行了X射线衍射实验和高分辨透射电镜观察,对合金的热稳定性和晶化激活能进行了测量和分析。结果表明,该合金退火之后的饱和磁化强度与合金中α-Fe纳米晶粒的密度和大小密切相关。Cu的添加可以影响合金的非晶形成能力、热稳定性和晶化激活能,添加少量的Cu(少于0.3%(原子分数))可以有效地提高合金的非晶形成能力,抑制退火过程中α-Fe纳米晶粒的析出,增强合金的热稳定性,而当Cu的添加量达到0.7%(原子分数)时可以降低合金的晶化激活能,促进α-Fe纳米晶粒的形核,提高α-Fe纳米晶粒的密度,使合金的饱和磁化强度达到1.79T。     

稀土处理无取向硅钢中的夹杂物与电磁性能变化

结合工业化生产的无取向硅钢,进行了RH精炼添加稀土合金实验。结果表明,1.15%(质量分数)Si钢的脱硫反应,主要发生在添加稀土合金之后的前5min。最佳的稀土合金添加量为0.6～0.9kg/t钢。钢液经过稀土处理后,加入的稀土总量越多,稀土氧硫化物夹杂物的尺寸就越大,但热轧带钢再结晶效果会逐渐变差,成品带钢晶粒尺寸先是快速长大,而后逐渐减小。最佳的钢中存留稀土含量与钢的化学成分有关,应严格控制在2.0×10-3%～6.0×10-3%(质量分数)。在此范围内,钢的铁损先是快速降低,而后缓慢升高,钢的磁感应强度则单调降低。     

微量Zr、Cd对AlSi7Cu2Mg组织和性能的影响

为提高AlSi7Cu2Mg合金的力学性能,研究了Zr、Cd合金元素对AlSi7Cu2Mg合金显微组织和力学性能的影响。对铝液采用精炼,并利用重力铸造,结果表明：Zr、Cd使合金晶粒细化,改善显微组织;Zr、Cd可以提高合金的抗拉强度和伸长率。     

稀土Gd对FeCrMoCB合金非晶形成能力及力学性能的影响

通过添加不同含量的稀土Gd,采用铜模真空吸铸法制备出一系列直径不同的FeCrMoCBGd合金样品,借助X射线衍射仪(XRD)、示差扫描量热仪(DSC)、显微硬度仪及万能试验机,研究了添加稀土元素Gd对FeCrMoCB合金非晶形成能力及力学性能的影响.结果表明,当Gd添加量为2%(原子分数)时,FeCrMoCBGd系合金的非晶形成能力最好,非晶合金的最大直径可超过12mm;非晶合金系的晶化过程为二级晶化行为,其显微硬度随直径的增加呈下降趋势,随Gd含量的增加而增加;非晶合金系均表现为脆性,断裂方式为典型的脆性断裂.     

Li含量对Al-Mg-Si合金时效析出行为的影响

采用透射电镜研究Li含量对Al-3.0Mg-0.6Si合金时效析出行为的影响,分析不同Li含量合金在170℃人工时效过程中析出相的演化与分布.结果表明:Li元素的添加改变了Al-3.0Mg-0.6Si合金的时效析出行为.添加2.15％(质量分数,下同)Li的合金,球状的δ'-Al3Li相成为晶内优先析出相,而针状的β″-Mg2Si相在时效后期阶段才逐渐析出,并在时效192 h后形成了明显的球状δ'相加针状β″相的双相析出.而添加3.12％Li的合金在所观察的时效阶段内均未发现有β″相析出.另外,未发现含Li合金晶界位置有析出相存在,晶界附近是无沉淀析出带(δ'-PFZs)和δ'相.在时效100 h后发现添加2.15％Li的合金在δ'-PFZ区域有针状β″相析出.添加2.15％Li的合金δ'-PFZ的半宽尺寸和增长速率均大于2.68％,3.12％Li添加量的合金.     

稀土铈对冷凝管用锡黄铜组织及性能的影响

分析了稀土铈含量对锡黄铜合金组织的影响,采用拉伸试验研究了添加稀土铈后合金的性能变化, 利用腐蚀试验和电化学试验研究了稀土铈的添加和含量变化对合金耐蚀性能的影响.研究表明,添加适量的稀土铈和微量的硼明显改善了合金的组织,提高了材料的延伸性和耐蚀性.添加稀土铈元素在腐蚀的时候能使腐蚀表面形成致密的保护膜,从而提高合金的耐蚀性能,但是过量的稀土容易富集形成富稀土相,使合金的热塑性变差,难以加工.     

电子束精炼GH4068高温合金的除杂工艺及机制研究

目的 探究电子束精炼法对GH4068合金中夹杂物去除行为的影响。方法 用电子束熔炼设备对常规冶炼法制备的GH4068高温合金进行了精炼,使用扫描电子显微镜(SEM)及其配备的能谱(EDS)功能探究了合金中夹杂物的形貌、成分、数量及尺寸,并用AZtec软件进行了统计分析。结果 在GH4068合金中,含量最多的夹杂物为Al2O3-TiN复合型夹杂物,其次为氧化物、氮化物以及少量的碳氮化物。经电子束精炼后,合金中的O含量、N含量、夹杂物的数量密度和面积密度以及最大夹杂物尺寸均有所降低;当精炼参数为12 kW-30 min时,精炼效果最佳,合金中的氧的质量分数降低到6.50×10⁻⁶(下降了80.06%),氮的质量分数降低到0.13×10⁻⁶(下降了95.00%),夹杂物的数量密度和面积密度分别降低到21.99个/mm²和34.08 μm²/mm²(分别降低了45.62%和52.40%),最大夹杂物面积降低到12.59 μm²(母材面积为50.23 μm²),GH4068的纯净度得到了显著提高。结论 电子束精炼法有良好的除杂效果,且除杂效果随功率的升高呈现出先增强后减弱的趋势,GH4068合金的最佳精炼工艺参数为12 kW-30 min。     

合金元素Ni对NbCr2/Nb合金热稳定性的影响

采用机械合金化+热压工艺制备了(NbCr_2/Nb)-Ni合金,通过探讨1 200℃下100h高温热暴露后合金室温组织和性能的变化,研究了Ni元素对NbCr_2/Nb合金热稳定性的影响。结果表明:Ni主要分布于Laves相NbCr_2中,整个热暴露过程中,合金无明显物相变化;添加Ni后,Ni部分取代Cr的位置,在一定程度上松弛了Laves相的结构,使得合金的维氏硬度、屈服强度略有下降,而塑性应变增加;热暴露过程中,添加Ni后NbCr_2/Nb合金的维氏硬度、抗压强度以及塑性应变的变化幅度明显减小,合金元素Ni提高了NbCr_2/Nb合金的热稳定性。