电子束精炼Ni-Cr-Co三元合金过程中的元素挥发行为研究

对Ni-Cr-Co三元合金进行了电子束精炼,结合元素挥发热力学和动力学理论阐明了精炼过程中合金元素的挥发规律。结果表明:电子束精炼后,Ni元素的质量分数增加,Cr元素的质量分数减小,Co元素的质量分数变化不大;在15 kW的电子束精炼功率下,Co元素的挥发速率为1.37 g/(m^ 2·s),精炼过程中熔体表面平均温度为1980.4 K。基于上述研究,对FGH4096母合金电子束精炼过程中Ni、Cr、Co三种元素的质量分数变化进行了预测,理论计算值与试验测量值符合较好。

电子束层覆凝固Inconel 718合金的元素挥发行为

基于电子束精炼Inconel 718合金元素挥发规律模型,设计了短时和长时熔化电子束层覆凝固工艺,研究了电子束层覆凝固制备Inconel 718合金的元素挥发规律以及层覆熔化时间和层覆层质量对元素挥发行为的影响。结果表明:当电子束功率为12kW且精炼时间为10min时,要实现电子束层覆凝固Inconel 718合金元素的精准控制,需要将层覆层质量控制在450g以上;电子束层覆凝固过程中应尽量缩短熔化时间(低于240s),直接将电子束功率升高到12kW进行精炼,可以有效地避免因长时间熔化导致的质量损失过大;层覆层质量的增加对电子束层覆凝固过程中合金元素的挥发规律影响不大,但有利于合金成分的精准控制。

Ti6242钛合金电子束冷床熔炼(EB)技术

利用3 150 kW型电子束冷床熔炼(EB)炉制备Ti6242钛合金大规格扁锭,采用Langmuir定律建立了Ti6242钛合金EB熔炼过程熔体中各元素饱和蒸气压及挥发规律的数学模型,分析了熔炼工艺参数与铸锭化学成分均匀性之间的关系。结果表明:Ti6242钛合金EB炉熔炼过程中Al、Sn元素挥发严重,实际挥发率分别为12.27%和7.86%,与挥发模型吻合度较高(理论挥发率分别为11.68%和9.825%)。3 150 kW型电子束冷床熔炼(EB)炉的最佳熔炼速度为1.28×10^(-4) m/s(即700 kg/h),在此工艺下铸锭化学成分均匀性良好,完全符合国标GB/T 3620.1—2007的要求。Ti6242钛合金EB铸锭的低倍组织为等轴晶组织,明显不同于VAR铸锭。利用EB炉一次熔炼制备的Ti6242钛合金扁锭可用于直接轧制成形Ti6242钛合金板材,圆锭可用于制备高品质、大规格棒材,实现钛合金的低成本、短流程制备。