新型熔煉高溫合金用剛玉坩堝的制備及應用研究.pdf

1、山東理工大學山東理工大學工程碩士學位論文新型熔煉高溫合金用剛玉坩堝的制備及應用新型熔煉高溫合金用剛玉坩堝的制備及應用研究研究Studyonthepreparationapplicationofnewtypecundumcruciblefsmeltingsuperalloy研究生：黃連超黃連超指導教師：殷鳳仕殷鳳仕教授教授學位類別：工程碩士工程碩士專業(yè)領域：機械工程機械工程研究方向：先進制造技術與裝備先進制造技術與裝備論文完成日期：201

2、72017年4月2020日單位代碼：10433學號：14501120317分類號：TF805.1密級：山東理工大學碩士學位論文摘要I摘要為提高高溫合金的純凈度，以板狀剛玉為原料，采用凝膠注模成型工藝，制備了一種新型熔煉高溫合金用剛玉坩堝，并采用該坩堝進行了K417G返回料鑄錠的純凈化熔煉試驗。利用掃描電鏡、X射線衍射儀、氧氮分析儀等多種試驗方法，系統(tǒng)研究了成型工藝對剛玉坩堝的顯微組織結構和性能的影響，研究了K417G返回料鑄錠中N元素的

3、存在形式和在剛玉坩堝中熔煉高溫合金時的脫O、脫N機理，研究了坩堝與熔體之間界面層的物理化學相互作用規(guī)律，得到如下結論：剛玉坩堝的凝膠注模成型優(yōu)化工藝如下：三種粒徑分別為1~3mm、0.045~1mm和0.045mm以下的板狀剛玉的粒度級配為33:45:22(質量百分數(shù))，分散劑的用量為0.045mm以下板狀剛玉用量的0.6wt.%，混合漿料的固相含量為80vol.%，單體和交聯(lián)劑的用量分別為板狀剛玉總用量的2wt.%和0.1wt.%，引

4、發(fā)劑和催化劑的用量分別為單體用量的4.6wt.%和5.4wt.%，凝膠固化條件為50℃水浴。性能測試結果表明剛玉坩堝的抗折強度為30.5MPa，抗熱震穩(wěn)定性在50次以上。顯微組織結構分析結果表明在剛玉坩堝中未出現(xiàn)團聚顆粒、明顯的裂紋和較大尺寸的氣孔等缺陷。物相分析結果證明剛玉坩堝在成型過程中所添加的分散劑、單體和交聯(lián)劑、引發(fā)劑和催化劑等各種成型助劑已完全被排除。顯微組織分析結果證明N元素主要以氮化物或碳氮化物的形式存在于K417G返回料

5、鑄錠的MC碳化物核心處。采用剛玉坩堝進行K417G返回料鑄錠的純凈化熔煉試驗結果表明，先在1700℃以上高溫保溫5min將氮化物或碳氮化物溶解，再在10Pa真空環(huán)境下1550℃低溫保溫20min脫氧、脫氮，可以將鑄錠中的O、N含量分別從0.0017wt.%和0.0018wt.%降至0.0006wt.%和0.0008wt.%。熱力學分析證明采用剛玉坩堝進行上述純凈化工藝熔煉K417G返回料鑄錠可以將O、N含量分別降至1.40104wt.%