电子束熔炼新型Ni-Co基高温合金过程中合金元素的挥发行为及熔池温度计算

本工作采用电子束熔炼方法制备了新型Ni-Co基高温合金,对熔炼后铸锭的显微组织、成分、合金元素挥发行为以及熔池表面温度分布进行了研究。结果表明,随着熔炼功率的增加,铸锭的显微组织越来越细,质量损失越来越大。熔炼后Cr和Al的质量分数下降,其余元素质量分数上升。在相同温度下,纯元素Al的饱和蒸气压最大,W的饱和蒸汽压最小。将熔体系统简化为Ni-Cr-Co三元合金模型来研究其挥发行为,合金元素的活度系数和活度可采用Miedema模型预测,Ti、Mo、W元素的理论挥发速率很小,挥发损失基本可以忽略不计。Al元素的挥发速率通过引入活度系数补偿因子计算。熔炼功率为10 kW、12 kW、14 kW时熔池的平均温度分别为1 863.6 K、1 890.6 K和1 904.3 K,对应的熔池最高温度分别为2 368.1 K、2 402.4 K、2 419.8 K。     

电子束流促进冶金过程中夹杂物迁移去除的研究现状

夹杂物的去除一直是材料冶金行业研究的焦点问题.经过几十年的发展,传统的冶金除杂技术不能完全满足现代工业生产的需求,仍需要不断探索和研发新的除杂技术.近年来,在合金熔体中施加电子束流强化夹杂物迁移去除的冶金技术因具备清洁高效的特点受到了广泛关注.这种夹杂物去除技术的主要机制有与密度差相关的物相分离机制、流体动力学机制,以及与电性能相关的电迁移机制、电磁挤压力机制、电自由能驱动机制和扩散双电层理论等.依据这一类原理,形成并发展了一系列先进的施加电子束流强化冶金除杂的技术,如连续电流除杂技术、脉冲电流除杂技术、电子束冶金除杂技术等.在此基础上,本文就电子束流对冶金过程中夹杂物去除的影响及相关技术和机理进行了综述,对未来该研究的方向及趋势进行了展望.     

熔体过热处理对FGH4096镍基高温合金纯净化行为及凝固组织的影响

在不同熔体过热温度(1 415,1 463,1 523℃)和过热时间(10,20,30 min)下对FGH4096镍基高温合金进行熔体过热处理,研究了熔体过热对合金纯净化行为及凝固组织的影响。结果表明：随着熔体过热温度的升高或过热时间的延长,二次枝晶间距逐渐减小;随着过热温度的升高,合金中元素的偏析程度降低,过热时间对元素偏析程度的影响不大;当过热温度为1 415～1 463℃时,熔体主要发生碳-氧反应,吸氮反应较弱,合金中氧含量和氮含量均较低;当熔体过热温度为1 463～1 523℃时,熔体主要发生MgO坩埚分解反应和吸氮反应,因此合金中的氧含量和氮含量均较高。     

新型Ni-Co基高温合金的显微组织特点和析出相热力学计算

利用光学显微镜和扫描电镜观察新型Ni-Co基高温合金的铸态组织,采用JMatPro软件在平衡和非平衡凝固条件下对该合金进行热力学计算,研究了合金的相析出特点。结果表明：试验合金呈现枝晶形貌,偏析严重,主要组织为γ′相、η相、γ/γ′共晶组织以及MC碳化物。平衡凝固条件下,试验合金的主要析出相为γ′、η、μ、σ、碳化物以及硼化物;钛和铝含量增加导致γ′相析出量增加,析出温度升高;η相析出温度和析出量随钛含量增加呈线性增加。在非平衡凝固过程中,钛、钼元素富集在液相中,而铝、铬、钴和钨元素在液相中贫乏。     

电子束精炼及层覆凝固Inconel 718合金的流变行为及本构方程

对电子束层覆凝固Inconel 718合金(EBLS 718合金)和电子束精炼Inconel 718合金(EBS 718合金)进行等温压缩试验,变形温度分别为1 010,1 050,1 100,1 140℃,应变速率分别为0.001,0.01,0.1,1 s^-1,对比研究了2种合金的热变形流变行为,基于Arrhenius本构方程建立了2种合金的本构方程。结果表明：2种合金在不同变形温度和应变速率下的流变行为相似;流变应力均随着应变速率的增加而增大,随着变形温度升高而降低;由于存在层覆界面,EBLS 718合金在热压缩变形过程中在更低温度下出现了屈服下降现象,变形激活能更低,动态软化效应更加明显;2种合金变形机制均主要为晶格自扩散引起的高温攀移机制。