鎳基合金中非金屬夾雜物研究.pdf

1、隨著科學(xué)技術(shù)和工業(yè)生產(chǎn)的日益發(fā)展，特別是航空、航天、導(dǎo)彈和電子工業(yè)技術(shù)等行業(yè)的飛速發(fā)展，對(duì)鎳基合金的需求日益增大。由于目前國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的鎳基合金大多質(zhì)量無(wú)法與國(guó)外產(chǎn)品相媲美，因此每年需要進(jìn)口大量的鎳基合金產(chǎn)品（主要是鎳基合金絲、板、片、帶及箔材）。這些產(chǎn)品對(duì)合金中非金屬夾雜物的要求較高，這也正是國(guó)內(nèi)產(chǎn)品質(zhì)量較差的主要原因之一。因此，本課題重點(diǎn)對(duì)鎳基功能合金4J43和Cr20Ni80及鎳基高溫合金MAN900中的非金屬夾雜物進(jìn)行了詳細(xì)研究。

2、 本課題采用自主研制的新型電解液對(duì)鎳基合金中的非金屬夾雜物進(jìn)行萃取分離，并對(duì)萃取得到的夾雜物進(jìn)行總量計(jì)算及粒度分析。同時(shí)使用配有能譜的掃描電鏡、電子探針、X射線衍射儀等分析儀器對(duì)夾雜物進(jìn)行形貌觀察和成分分析。 鎳基功能合金4J43和Cr20Ni80中的夾雜物主要為塊狀、條狀和球形等，其主要組成相為TiN（TiN0．76），以及由Al、Si、Ca、Mn、Fe等元素組成的簡(jiǎn)單化合物和復(fù)相化合物。兩種合金中夾雜物的大小略有差異，

3、Cr20Ni80中大尺寸夾雜物所占比例相對(duì)較大，但大部分夾雜物的尺寸仍<20μm。雖然兩種功能合金中夾雜物的形狀和組成較為相似，但同一形貌的夾雜物在不同合金中所占的比例及尺寸大小卻各不相同。同樣，同一元素在兩種合金的夾雜物中所占比例及與其它元素的結(jié)合方式也各有差異。 采用不同于功能合金生產(chǎn)工藝生產(chǎn)的高溫合金MAN900中的夾雜物組成則完全不同，主要為Cu3Ti3O、Ni3Fe、Ni2Mo4C等，其夾雜物總量也明顯高于功能合金。分

4、析認(rèn)為不同廠家采用的不同生產(chǎn)工藝是使合金中夾雜物含量不同的主要原因。 本文以4J43合金為例，對(duì)鋼液與夾雜物之間達(dá)成的平衡反應(yīng)進(jìn)行熱力學(xué)分析。在合金化過(guò)程中，若不考慮鋼液中溶解鋁[Al]和α[o]對(duì)析出夾雜物的影響，當(dāng)鋼液反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)，可能析出的夾雜物相主要為鱗石英（SiO2）、薔薇輝石（MnO·SiO2）、錳鋁榴石（3MnO·Al2O3-3SiO2）、錳尖晶石（MnO·Al2O3）和剛玉（Al2O3）。若考慮鋼液中溶解鋁

5、[Al]和α[o]對(duì)析出夾雜物的影響，鋼液反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)，當(dāng)鋼液中溶解鋁[Al]<0．5x10-6時(shí)，析出的夾雜物主要為鱗石英（SiO2）和薔薇輝石（MnO·SiO2）；當(dāng)鋼液中溶解鋁[Al]在0．5×10-6～2．5×10-6之間時(shí)，析出的夾雜物主要為錳鋁榴石（3MnO·Al2O3·3SiO2）和錳尖晶石（MnO·Al2O3）；當(dāng)鋼液中溶解鋁[Al]>2．5x10-6時(shí)，析出的夾雜物以剛玉（Al2O3）為主。當(dāng)鋼液中氧活度α[o]>0