电磁场和表面孕育剂对K417高温合金铸态组织的影响

采用浇注后进行电磁搅拌和在模壳内表面涂孕育剂铝酸钴相结合的方法,得到了晶粒组织细化至95μm、断面等轴晶比例达到99%以上的K417高温合金全铸件.使用电子探针、扫描电镜和光学显微镜研究了晶粒细化对枝晶组织、元素枝晶偏析、析出相和缩松的影响.结果表明:晶粒细化后,晶粒形态由粗大的树枝晶向粒状晶转变.其原因为电磁场和表面孕育剂作用下熔体中结晶核心的增殖和枝晶生长的抑制,其中,增殖结晶核心主要来源于电磁搅拌作用下初生枝晶的动力折断与熔断;电磁搅拌和表面孕育剂相结合实现的晶粒细化可以大幅减轻铸件中的枝晶偏析和缩松,并使γ'相、MC型碳化物和(γ γ')共晶的形态和分布得到明显改善.     

旋转电磁场和孕育剂对K417高温合金铸件力学性能的影响

使用凝固过程中施加旋转电磁场并在模壳内表面涂孕育剂铝酸钴相结合的方法,得到了晶粒组织细化至95μm、断面等轴晶比例达到99%以上的K417高温合金铸件。使用电子拉伸试验机、机械伺服疲劳试验机和扫描电镜研究了将晶粒细化至95μm对K417高温合金铸件在室温和中温650℃时拉伸性能和低周疲劳性能的影响。结果表明:在室温和650℃的中温条件下,晶粒细化到95μm可以使K417高温合金铸件的强度、塑性和低周疲劳寿命明显提高;当试验温度从20℃升高到650℃时,K417高温合金铸件的抗拉强度和屈服强度基本保持不变,但其伸长率和断面收缩率却有所降低;在0.3%的总应变控制量下,当试验温度从20℃升高到650℃时,K417高温合金粗晶试样和细晶试样的低周疲劳寿命都有较大幅度的降低。     

基于GRNN神经网络优选高温合金铸件晶粒细化剂

对镍基高温合金铸件研制出四组元化学细化剂A-B-C-D,针对细化剂的优选问题,采用GRNN神经网络模拟细化剂各组元含量与铸件晶粒尺寸间的非线性关系。研究发现:加入A-B-C-D新型复合细化剂可以明显细化铸件晶粒;细化剂的最佳加入量为0.11wt%A、0.23wt%B、0.14wt%C、0.17wt%D,即组元A-B-C-D的最佳质量配比约为1∶2.1∶1.3∶1.5。     

K418高温合金用铝酸钴晶粒细化剂的研制及应用

介绍K418高温合金晶粒细化的方法.对几种形核催化剂的细化效果进行试验,优选出铝酸钴作为细化剂;介绍铝酸钴的制备、面层涂料的配制以及合金的浇注工艺.试验表明:使用铝酸钴细化剂后晶粒度等级提高1倍以上.     

浇注温度和细化剂对K4169高温合金铸态组织的影响

研究了K4169高温合金在不同浇注温度下向熔体中加入和不加入细化剂的晶粒尺寸和组织特征。结果表明:降低浇注温度或者添加细化剂都能减小晶粒尺寸和提高等轴晶比例。在浇注温度1520℃时,向熔体中加入细化剂,可使圆柱锭的晶粒尺寸由原来的10.56 mm细化至2.84 mm,断面等轴晶比例由原来的10%提高到81%。     

铸造工艺参数和细化剂对K4169高温合金铸态组织的影响Ⅰ.晶粒组织及晶粒细化机理

研究了K4169高温合金在各种工艺条件下及向熔体中加入复合细化剂时的晶粒组织。结果表明，降低浇注温度和加入复合细化剂可以明显细化冷凝后基体的晶粒和提高铸件断面等轴晶的比例。在通常的浇注温度1400℃下加入复合细化剂。对合金熔体进行或不进行过热处理时，可使圆柱锭的晶粒分别细化至ASTM1.7级和ASTM3.2级；断面等轴晶的比例分别达96％和99％以上。当浇注温度为1420℃、加入复合细化剂并对合金熔体进行过热处理时。可使圆柱锭晶粒细化至ASTM M10.5级，断面等轴晶的比例达90％以上。提出了晶粒细化的机理并对晶粒细化后断面等轴晶比例增大的现象进行了分析。     

NixAlyTiz添加剂对K4169高温合金铸态晶粒组织的影响

选用Ｋ４１６９Ｆｅ－Ｎｉ基高温合金,研究了向熔体中加入ＮｉｘＡｌｙＴｉｚ金属间化合物合金冷凝后的晶粒尺寸,枝晶组织等凝固组织特征的影响。结果表明,加入微量ＮｉｘＡｌｙＴｉｚ细化剂并控制合金液的均匀化处理过程可显著细化晶粒,将铸件整体晶粒细化至０．１－０．２ｍｍ,达到ＡＳＴＭ１－３级。同时,枝晶组织出现了由枝枝晶向胞状晶的转变,并且ＮｉｘＡｌｙＴｉｚ细化剂的加入对合金的结晶特性及凝固组织无不良影响。     

晶粒细化对K417G高温合金蠕变性能的影响

研究了晶粒细化对K417G高温合金在760℃/645 MPa,900℃/315 MPa和950℃/235 MPa下的蠕变性能的影响.结果表明,晶粒细化对合金蠕变性能的影响与温度和施加应力有关.在760℃/645 MPa下合金的蠕变性能随晶粒细化而提高,变形以晶内变形为主;900℃/315 MPa下的蠕变性能随晶粒细化先升高后降低,变形为晶内变形和晶界滑移竞争作用;950℃/235 MPa下的蠕变性能随晶粒细化而降低,变形以晶界滑移为主.760℃/645 MPa下,位错切过g'相,基体通道中没有位错网产生;900℃/315 MPa和950℃/235 MPa下位错通过Orowan机制绕过g'相,基体通道中产生位错网,并且M23C6在晶内析出.     

纳米细化剂对K403高温合金组织的影响

在K403高温合金熔体中加入高熔点TiN纳米细化剂,通过控制凝固结晶参数,对其宏微观组织实行整体细化。结果表明,与普通铸造的K403合金相比,添加了纳米细化剂的K403合金宏观晶粒度明显细化,枝晶间距、碳化物、共晶相的尺寸及数量都有所降低,(γ+γ)′相尺寸和形状更为规则。随细化剂添加量的增加,晶粒尺寸和微观组织进一步细化且均匀度提高。     

镍基高温合金铸造叶片表面细化机理的研究

选用K18合金和纯金属镍及不同的面层细化料,通过实验对比研究了镍基高温合金叶片表面晶粒细化机理.结果表明:在凝固过程中高温合金中的活性元素与面层涂料中的CoO·Al2O3发生置换反应,生成与基体晶格相近的难熔细小钴颗粒,促进叶片表面形核率的增加,使表面晶粒细化,从而提高叶片表面的抗疲劳性能.     

旋转电磁搅拌对K417高温合金母合金锭质量的影响

使用电子探针、扫描电子显微镜和光学显微镜研究了在真空熔铸凝固过程施加工频旋转电磁搅拌对K417高温合金母合金锭质量的影响.实验结果表明:在K417高温合金真空熔铸的凝固过程中合理施加工频旋转电磁搅拌,能够细化和增加高温合金母合金锭的等轴晶组织,减少高温合金母合金锭中非金属夹杂物的含量,并能将高温合金母合金锭的中心缩孔的比率从54%降低到35%,从而大幅提高了K417高温合金母合金锭的质量.     

Grain Refinement by Solidification in a Moving Electromagnetic Field

Solidification in a moving electromagnetic field has been successful in altering the as-cast grain structure of steel ingots. Some of the experimental results were obtained with the equipment shown at right, Fig. 1.     

脉冲磁场高温合金凝固细晶技术的工业应用分析

脉冲磁场能够有效细化金属凝固晶粒,正逐渐走向工业化应用阶段。针对高品质电工钢、铁素体不锈钢、高速钢以及镍基高温合金等四大类合金容易存在偏析、疏松等凝固问题,提出施加低频脉冲磁场于连铸工业生产过程。计算了低频脉冲磁场施加于连铸足辊段、二冷段和凝固末端,所需临界磁感应强度值分别为0.0845T、0.122T和0.182T。随着低频脉冲磁场施加位置坯壳厚度增加,临界磁感应强度增加,同时调整占空比,可降低临界磁感应强度。     

某新型粉末高温合金的晶粒细化

运用Gleeble-1500热模拟机,对热等静压态的某新型粉末高温合金进行了形变温度在1120～1170℃和应变速率在2×10-3～2×10-1s-1下的热压缩实验研究。实验结果表明:热压缩过程发生了动态再结晶,形变温度和应变速率对动态再结晶细化晶粒有重要影响;在高应变速率、低于γ′相完全固溶温度下可获得动态再结晶细晶组织;在高于γ′相完全固溶温度下再结晶晶粒尺寸粗化;其动态再结晶晶粒平均尺寸与Zener-Hollomon参数呈双对数线性关系。     

铸造高温合金K417G深度脱氧脱硫的研究

本文采用真空感应熔炼的方法研究了金属钙和氧化钙坩埚对铸造高温合金K417G深度脱氧和脱硫的影响。结果表明,Ca能够达到深度脱氧脱硫的效果,可将氧含量由0.0013%降低到0.0006%,硫含量由0.0007%降低到0.0002%,并且合金中实测的w[Ca]－w[S]平衡关系与热力学计算结果基本一致;此外,CaO坩埚的脱氧脱硫效果明显,氧含量可降至0.0006%,硫含量可降至小于0.0002%,硫含量的降低与氧化钙坩埚内壁形成了mCaO.nAl2O3渣有关,从而实现深度脱硫。     

DZ125高温合金过冷凝固晶粒细化机制研究

采用熔盐净化剂与循环过热相结合的方法,对DZ125高温合金晶粒细化机制进行了系统研究.在所获得过冷度范围内(0～180 K),发现两次晶粒细化,第一次产生于48～85 K,第二次产生于临界过冷度160 K之后.枝晶生长理论指出,枝晶重熔大小可以用无量纲过热度来衡量,无量纲过热度随过冷度的增大先增加后减小.理论计算和试验结果表明,小过冷下晶粒细化是由枝晶熟化重熔引起,大过冷下晶粒细化是枝晶破碎再结晶所致.     

脉冲磁场-机械振动复合作用下K4169高温合金凝固组织的细化

对比研究了未处理、脉冲磁场处理、机械振动处理和脉冲磁场-机械振动复合处理对K4169高温合金凝固组织和力学性能的影响,并考察了复合处理条件下不同的脉冲电压、脉冲频率及浇注温度时合金的初生相形貌。结果表明:经脉冲磁场-机械振动复合处理后,合金的晶粒尺寸由4.5 mm细化至0.98 mm,断面等轴晶比例由36%提高至96%,且细化效果均好于单一的脉冲磁场处理或机械振动处理,同时合金的抗拉强度和延伸率较常规铸造条件下分别提高了49.2%,37.3%。随着脉冲电压或脉冲频率增加,合金的初生相逐渐退化,由发达的树枝晶变成细小的等轴晶或蔷薇状晶体。在1380~1530℃范围内,随浇注温度的提高,复合处理后合金的初生相不断细化。