KINETICS OF Mg EVAPORATION OF A Ni-BASE SUPERALLOY DURING VIM

研究了Ni基高温合金Ni-10Cr-15Co-6W-6Mo-4Al-2Ti真空熔炼过程中Mg挥发动力学。结果表明,真空感应熔炼过程中,当炉内Ar压力保持在100—400mmHg时,合金中Mg挥发速率受Mg在液相边界层中扩散及金属熔池/气相界面挥发反应双重控制,而非受控于气相边界层中Mg的扩散。双重控制时Mg的传质系数为10~(-5)—10~(-2)cm·s~(-2)数量级,而气相边界层中Mg的传质系数为140cm·s~(-1)左右。借助于动力学公式、回归方程及特殊的参数转换,建立了一个简单的Mg挥发数学模型,该模型计算结果与实验室及生产条件下试验数据很好地符合,因此,可通过控制熔炼参数,例如向金属熔池加Mg量,Ar压力,挥发温度及时间等来精确地控制最佳Mg含量。     

真空感应熔炼铀熔体Fe挥发动力学

研究了真空感应熔炼过程铀熔体中Fe元素挥发的动力学规律,结果表明熔体中[Fe]=Fe(g)反应为一级反应,反应的表观活化能约121 k J/mol,挥发过程受熔体中Fe在液相边界层中扩散和液/气界面化学反应共同控制,但溶质扩散影响更大,1673和1853 K温度下挥发反应的传质系数分别为4.52×10~(-4)和1.01×10~(-3) cm/s。     

镍基高温合金真空电弧重熔过程中Mg挥发的动力学

研究了镍基高温合金Ni-10Cr-15Co-6W-6Mo-4Al-2Ti真空电弧重熔过程中自耗电极熔化特征及电极端部不同区域内Mg的分布。发现在电极侧表面存在着一个重熔金属环,Mg在其中分布相当均匀,而在重熔金属液层及液固两相区内Mg分布则不均匀。金属液层厚度随其在电极端部所处位置而异,其平均值为1—1.5mm。分析结果指出,Mg含量从金属液层/气相界面经液固两相区至原始电极区即随距金属液层/气相界面距离δ_1增加而增加。重熔金属环中Mg含量[Mg]_r及熔化金属液外层(δ_1<0.40mm)中Mg含量均低于重熔锭中Mg含量[Mg]_i。在试验条件下,如自耗电极Mg含量以[Mg]_e代表,则[Mg]_(0.15)=0.18[Mg]_e=[Mg]_r;[Mg]_(0.40)=0.30[Mg]_e=[Mg]_i。真空电弧重熔过程中,Mg挥发主要发生于电极端部熔滴形成阶段,流经电极端面的金属液不能全部暴露于真空下,Mg挥发过程受控于Mg原子由原始电极区向金属液层/气相界面迁移的速度。传质系数K_(12)=0.107cm·s~(-1)。重熔锭中Mg含量[Mg]_i=[Mg]_e exp(-K_(12)·A·γ·W~(-1))。显然,可通过控制电极Mg含量[Mg]_e及熔化速率W来实现最佳Mg控制。     

KINETICS OF Mg EVAPORATION DURING VAR OF A Ni-BASE SUPERALLOY

研究了镍基高温合金Ni-10Cr-15Co-6W-6Mo-4Al-2Ti真空电弧重熔过程中自耗电极熔化特征及电极端部不同区域内Mg的分布。发现在电极侧表面存在着一个重熔金属环,Mg在其中分布相当均匀,而在重熔金属液层及液固两相区内Mg分布则不均匀。金属液层厚度随其在电极端部所处位置而异,其平均值为1—1.5mm。分析结果指出,Mg含量从金属液层/气相界面经液固两相区至原始电极区即随距金属液层/气相界面距离δ_1增加而增加。重熔金属环中Mg含量[Mg]_r及熔化金属液外层(δ_1<0.40mm)中Mg含量均低于重熔锭中Mg含量[Mg]_i。在试验条件下,如自耗电极Mg含量以[Mg]_e代表,则[Mg]_(0.15)=0.18[Mg]_e=[Mg]_r;[Mg]_(0.40)=0.30[Mg]_e=[Mg]_i。真空电弧重熔过程中,Mg挥发主要发生于电极端部熔滴形成阶段,流经电极端面的金属液不能全部暴露于真空下,Mg挥发过程受控于Mg原子由原始电极区向金属液层/气相界面迁移的速度。传质系数K_(12)=0.107cm·s~(-1)。重熔锭中Mg含量[Mg]_i=[Mg]_e exp(-K_(12)·A·γ·W~(-1))。显然,可通过控制电极Mg含量[Mg]_e及熔化速率W来实现最佳Mg控制。     

真空熔炼AZ91镁合金过程中Mg元素的蒸发行为

在真空Ar气氛中熔炼AZ91镁合金，测定了不同精炼温度下Mg元素的蒸发速率。结果表明，随着精炼温度的升高，Mg元素的蒸发量增大。通过计算可知，Mg的蒸气压是Al的10^9倍，是Zn的46倍，因此主要是Mg的蒸发而导致合金其他元素含量升高。XRD分析表明，蒸发物是Mg元素。结合Mg元素的蒸发机制，在该试验条件下推导出Mg元素蒸发率的计算公式以及Mg元素的表观传质系数、蒸发率与精炼温度的关系，计算得出Mg元素蒸发率为0．86×10^-3-1．35×10^3g／cm^2·s，Mg元素的表观传质系数在2×10^-5-24×10^-5cm／s范围内。     

C-HRA-3镍基耐热合金真空感应熔炼脱氧脱氮热动力学研究

为探明真空感应熔炼C-HRA-3镍基耐热合金脱氧和脱氮过程的热动力学规律,采用VIM-50型真空感应炉熔炼高纯合金原料,严格控制冶炼条件并取过程样检测,借助物理化学原理对实验结果进行分析。结果表明,精炼温度升高,C-HRA-3合金液中的平衡碳氧积增大而氮的平衡溶解度降低,真空度提高同时降低氧和氮的平衡溶解度。在实验冶炼条件(1 582℃,2.7 Pa)下,平衡[O]和[N]含量分别为3.73×10^-4%和23.66×10^-4%。随着精炼期延长,[O][N]含量逐渐降低,精炼后期时受Mg O坩埚分解影响[O]含量二次升高。C-HRA-3合金真空碳脱氧反应和脱氮反应的限制性环节分别为[O]在液相边界层中的扩散和[N]原子在界面处的化学反应,经计算[O]在液相边界层中的平均传质系数k_[O]为2.68×10^-3cm/s,脱氮反应为二级反应,反应表观速率常数为0.733 cm/s。     

金属学报第20卷 B辑 1984年分类索引

采矿选矿铁矿石移动床还原数学模型的探讨谢涌荃秦民生(5一B249)冶金学Ni基高温合金真空感应熔炼过程中Mg挥发动力学 “.......……,......……,..·.....·..·..……”.·…“·”·…陈恩普苏肇乾傅杰王惠王迪(1一Bl)卜N侣加压氧化酸浸动力学的研究..··””·“·..··“     

两种Ti—Al金属间化合物基合金ISM熔炼过程中Al元素挥发控 …

对水冷铜坩埚真空感应熔炼过程中合金元素的挥发动力学进行了深入的分析,并在此基础上建立了ＩＳＭ熔炼过程中Ａｌ元素挥发控制方式的判断模型。对Ｔｉ－４８Ａｌ－２Ｃｒ－２Ｎｂ（ａｔ％）和Ｔｉ－２４Ａｌ－１１Ｎｂ（ａｔ％）合金中Ａｌ元素挥发控制方式的判断结果表明：随着熔体温度的升高和外压的增大,Ａｌ元素的挥发由低温和高压时的界面挥发控制向高温和低压时的界面挥发和液相中扩散同时起作用的双重控制方式转变,只是对     

液态锂锡合金中氚解吸行为的模拟

液态锂锡合金是很有前途的聚变-裂变混合堆(FFHR)包层产氚材料。为完成FFHR包层氘-氚燃料循环系统的概念设计,以金属与氢的作用理论为基础,建立了液态Li25Sn75中氚解吸行为的动力学模型,模拟和分析了合金温度、氚分压、氦流量对解吸气中氚分压的影响以及氚在液态Li25Sn75中的传质系数、解吸率和吸附率。计算结果表明：在673~873 K的温度范围内,氚从液态Li25Sn75到气相的整个解吸过程,虽然包含了氚在熔融合金气泡中的扩散与对流、氚通过与气-液界面相连合金层的扩散、在界面发生的氚原子重组多相反应、氚通过气相边界层的扩散和气相中氚的扩散与对流5个子过程,但起决定作用的是氚在合金内的扩散和气-液界面的多相反应重组     

铸造钛合金的熔炼工艺

钛是非常活泼的金属,在液态下和氧、氮、氢及碳的反应相当快,因此钛合金熔炼必须在较高的真空度或惰性气体(Ar或Ne)保护下进行。熔炼用坩埚均采用水冷铜坩埚,具体的熔炼工艺主要有三种方式:(1)非自耗电极电弧炉熔炼。合金熔炼在真空或惰性气体保护下进行。该工艺主要为自耗电极熔炼制备电极。(2)真空自耗电极电弧炉熔炼。以钛或钛合金制成的自耗电极为阴极,以水冷铜坩埚为阳极。熔化了的电极以液滴形式进入坩埚,形成熔池。熔池表面被电弧加热,始终呈液态,底部和坩埚接触的四周受到强制冷却,产生自下而上的结晶。熔池内的金属液凝固后成为钛…     

Ti—6Al—4V合金ISM熔炼过程中Al元素的挥发损失行为

以二元合金的Ｍｉｅｄｅｍａ生成热模型和以Ｋｏｈｌｅｒ建立的三元溶液混合焓模型为基础,计算了Ｔｉ６Ａｌ４Ｖ合金中各组元的活度系数,在此基础上系统研究了该合金的ＩＳＭ熔炼过程中Ａｌ元素的挥发损失行为。研究结果表明：在真空室压力为０１３３Ｐａ（１０－３ｍｍＨｇ）的条件下,当熔体温度低于２１００Ｋ时,Ａｌ元素的挥发受界面挥发反应控制;而当熔体温度高于２１００Ｋ时,则受界面挥发反应和液相边界层中的扩散双重控制。最后计算了不同外压和熔体温度条件下Ａｌ元素的挥发损失量,为实际熔炼过程提供了理论指导。     

高钛低铝高温合金电渣重熔中钛烧损的研究

研究A286和V57合金电渣重熔过程中钛烧损时,发现渣中TiO_2浓度较高时,TiO_2是钛烧损的主要氧化剂。与合金中的钛相平衡的渣中低价钛氧化物主要是Ti_3O_5.决定钛烧损速率的主要因素是Ti~(4 )在钢/渣界面层的传质速度。传质速度随渣中TiO_2浓度的增加而增大。降低Ti~(3 )向渣/气界面的扩散速度是减少合金中钛烧损的关键。研究了CaF_2-Al_2O_3-TiO_2渣系中Ti~(4 )在电极/熔渣和金属熔池/熔渣界面在1700±10℃的传质系数与渣中TiO_2含量的关系,测定了Ti~(3 )向渣/气界面的传质系数为2.2×10~(-1)cm/s(1500℃)。     

A STUDY ON THE TITANIUM LOSS DURING ELECTROSLAG REMELTING HIGH TITANIUM AND LOW ALUMINUM CONTENT SUPERALLOY

研究A286和V57合金电渣重熔过程中钛烧损时,发现渣中TiO_2浓度较高时,TiO_2是钛烧损的主要氧化剂。与合金中的钛相平衡的渣中低价钛氧化物主要是Ti_3O_5.决定钛烧损速率的主要因素是Ti~(4+)在钢/渣界面层的传质速度。传质速度随渣中TiO_2浓度的增加而增大。降低Ti~(3+)向渣/气界面的扩散速度是减少合金中钛烧损的关键。研究了CaF_2-Al_2O_3-TiO_2渣系中Ti~(4+)在电极/熔渣和金属熔池/熔渣界面在1700±10℃的传质系数与渣中TiO_2含量的关系,测定了Ti~(3+)向渣/气界面的传质系数为2.2×10~(-1)cm/s(1500℃)。     

金属学报第20卷 B辑 1984年总目次

第1期Ni基高温合金真空感应熔炼过程中Mg挥发动力学“……陈恩普波相淬火二元非晶态合金形成条件的实验探讨”····“·“.“.“·“一金属玻玻的结构弛豫谱“·“·“··”·”二‘·’“’·’“‘·’”’·‘”’“’“‘”’”“单顺”微t物质的X射线相分析(二)一种测     

烧结法和熔炼法Ti_3Ni_2储氢合金的电化学性能

对比研究了烧结法和熔炼法制备的Ti3Ni2合金的储氢性能。结果显示,烧结合金具有多孔特性,有利于提高合金的电化学储氢性能。烧结合金的最大放电容量Cmax为305mAh/g,其值远高于熔炼合金的Cmax(242mAh/g)。另外,烧结合金在电化学动力学方面也优于熔炼合金,这主要是由于采用烧结法可以改善氢在Ti3Ni2合金中的扩散,从而使氢的扩散系数(D)从7.16×10-10cm2/s(熔炼合金)提高到3.2×10-9cm2/s(烧结合金)。     

TiAl合金真空自耗熔炼过程的数值模拟

通过数值模拟研究了直径为180mm的TiAl合金铸锭的真空自耗冶炼过程,获得了TiAl合金真空自耗熔炼过程中熔炼温度、熔炼速度和冷却能力对金属熔池温度梯度、熔池形状和糊状区宽度的影响规律。结果表明,随熔炼温度升高,熔池深度增加,其形状由碗状向V形转变,熔炼温度对熔池中温度梯度和凝固前沿糊状区宽度影响较小;随熔炼速度增加,熔池中温度梯度显著减小,糊状区宽度和熔池深度则明显降低;随冷却能力增加,糊状区宽度明显减小,熔池中温度梯度和熔池深度略有减小。     

KINETICS OF THE EVAPORATION PROCESS OF ALLOY ELEMENTS IN LIQUID Nb ALLOYS

本文介绍了用“锭块熔化法”测定液态Nb,Nb-W与Nb-w-Zr合金在3000-3600℃时合金元素的挥发速率和用电子探针测定合金液表面扩散边界层内合金元素分布的结果,给出了各合金元素的活度系数值。实验结果表明,Nb自Nb-W-Zr合金中挥发过程的激活能为175.9kcal/mol,Nb自Nb-W与Nb-W-Zr中挥发的速率控制阶段为Nb原子自合金液表面脱离的蒸发过程;Zr自Nb-W-Zr中的挥发为混合速率控制阶段;W自Nb-W与Nb-W-Zr中挥发主要为扩散所控制。     

液态铌基合金中合金元素挥发过程动力学的研究

本文介绍了用“锭块熔化法”测定液态Nb,Nb-W与Nb-w-Zr合金在3000-3600℃时合金元素的挥发速率和用电子探针测定合金液表面扩散边界层内合金元素分布的结果,给出了各合金元素的活度系数值。实验结果表明,Nb自Nb-W-Zr合金中挥发过程的激活能为175.9kcal/mol,Nb自Nb-W与Nb-W-Zr中挥发的速率控制阶段为Nb原子自合金液表面脱离的蒸发过程;Zr自Nb-W-Zr中的挥发为混合速率控制阶段;W自Nb-W与Nb-W-Zr中挥发主要为扩散所控制。     

电子束熔炼提纯钨中杂质脱除静态动力学研究

研究了电子束熔炼提纯钨过程中典型杂质的脱除,考察了电子束熔炼提纯钨的可行性,对电子束熔炼过程中的除杂动力学进行了分析,并确定了110、130、250 kW功率条件下杂质Fe、Si、Ti的脱除速率控制机制。结果表明:除Mo外,电子束熔炼对基体钨中各种杂质均有不同程度的脱除,其脱除率与饱和蒸气压差存在对应关系;通过分析并结合电子束熔炼实验,确定了Si、Fe、Ti在110 kW时的传质系数分别为0.21、0.56、0.11×10-4 m/s,在130 kW时的传质系数分别为0.83、3.04、1.78×10-4 m/s,在250 kW时的传质系数分别为0.36、2.37、1.48×10-4 m/s,表明其脱除速率控制机制均为液/气界面中的扩散。     

PHYSICAL CHEMISTRY OF VACUUM MELTING

真空对熔炼过程的影响。脫气的热力学基础;气体在鉄、鎳、钴中的溶解度、活度;第三元素的影响。杂貭和合金元素在真空条件下的揮发;揮发过程中合金組成变化的規律;揮发系数。液态金属中氧的活度;氫脫氧;揮发脫氧;碳脫氧。坩堝耐火材料与熔池之間的反应;坩堝反应与脫氧的关系。真空熔炼中各类反应的动力学;扩散;揮发速率及真空度对揮发速率的影响;脫气速率;脫氧速率;坩堝反应速率。关于今后真空熔炼物理化学研究工作的意見。