BaZrO3耐火材料与锆合金熔体的界面反应机理探究

使用BaZrO_3坩埚真空感应熔炼了Zr-4合金,采用SEM、EDS、XRD等方法分析了坩埚与合金熔体间的界面反应并对反应机理进行探究。结果表明,熔炼后BaZrO_3坩埚结构依旧完整,合金熔体与BaZrO_3耐火材料间发生一定程度的润湿,但坩埚与合金间未观察到明显的界面反应层,仅存在约20μm的渗透层。

锆合金精密铸造及熔炼用耐火材料的研究现状

锆及锆合金常被应用于核工业以及化学工业中。由于锆及锆合金熔点高,熔体的化学活性极强,会与常用的耐火材料发生反应,导致锆合金精密铸造与熔炼的难度增加,限制了其应用领域。锆与钛同处元素周期表的第IVB族,同属高活性金属,为此,结合钛合金相关方面的研究,简要介绍了锆合金的精密铸造与熔炼技术,论述了锆合金精密铸造与熔炼用耐火材料的研究现状,探讨了BaZrO_3耐火材料用于锆合金熔炼的可行性,并对其在锆合金熔炼方面的应用作了展望。

Y2O3掺杂BaZrO3显微组织演变及与钛熔体相容性

以BaCO_3、ZrO_2和Y_2O_3为原料的6种配比混合料在1200℃经固相合成Y_2O_3掺杂BaZrO_3粉体,并经冷等静压成型后在1750℃烧结成圆片。利用X射线衍射仪(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)结合能谱分析(EDS)分析不同Y_2O_3掺杂量对BaZrO_3粉体组成及其对BaZrO_3圆片的显微组织结构和烧结性能的影响。结果表明:Y_2O_3掺杂BaZrO_3主要由BaZrO_3和Ba2YZr O6构成;随着Y_2O_3掺杂量的增加,Ba2YZr O6含量逐渐增加,并出现团聚现象;同时,BaZrO_3晶粒生长受到抑制,导致圆片表面疏松多孔,致密度降低。当原料摩尔比n(BaCO_3):n(ZrO_2):n(Y_2O_3)=0.48:0.47:0.1时,所获圆片相对密度达到97.1%。使用该配比粉料制备坩埚感应熔炼Ti Ni合金后,合金与坩埚无界面反应层存在,也未见明显坩锅组成元素向合金扩散现象,说明Y_2O_3掺杂BaZrO_3是一种非常有潜力的钛合金熔炼制备用耐火材料。

掺杂CaO对BaZrO_3坩埚制备及其与钛合金界面反应的影响

用BaCO_3、ZrO_2和CaO混合粉料,在1400℃经高温固相反应合成了BaZrO_3和CaO掺杂BaZrO_3粉料,采用冷等静压结合固相烧结技术,在1750℃烧成BaZrO_3和CaO掺杂BaZrO_3坩埚,并熔炼Ti2Ni合金,研究了CaO对BaZrO_3坩锅微观组织及其与钛合金界面反应的影响。结果表明:掺杂量为15%(摩尔分数)的CaO部分固溶进BaZrO_3,坩埚在烧成过程中,过量CaO部分在坩埚内部团聚,阻碍Ba_(1-x)Ca_xZrO_3晶粒的生长,导致坩埚内部出现较大孔洞;另一部分在坩埚壁析出,析出层主要由CaO和Ba_(1-x)Ca_xZrO_3组成,厚度约为70μm。BaZrO_3坩埚与钛合金界面反应层厚度约为270μm,而CaO掺杂BaZrO_3坩埚与合金并无明显界面反应层。

基于Calphad方法计算钛合金β相转变温度

通过Calphad方法优化了Ti-Al-Fe-Mn四元系数据库,利用此数据库计算了4个子三系相关相变温度,并与已有的实验数据进行了对比和讨论,结果符合很好,证明了由此四元数据库计算各相变温度的可靠性。再通过该数据库计算了Ti-Al-Fe-Mn四元系一系列合金的α+β/β相变温度,并将计算结果与前人的经验公式计算结果进行了对比,在此基础上建立了更准确的计算该体系相变温度的经验公式。上述结果可为钛合金相变温度的确定提供一种可行的方法。