大尺寸K465镍基高温合金母合金铸锭表面缺陷形成机理

通过对大尺寸K465镍基高温合金母合金锭表面缺陷进行组织观察和缺陷附近的元素浓度分布测量,研究了表面气孔、细小裂纹及蛛网状裂纹的形成机理。结果表面,浇注期间,金属锭模内壁放气或内壁上附着的少量气体在钢液浇注瞬间体积增大,并延铸锭薄弱区域向合金锭内膨胀,是导致母合金锭表面产生孔洞的主要原因。锭模预热期间内壁形成的碳层被钢液卷入并与熔体中的Ti反应形成脆性较大的TiC,并在合金锭冷却收缩期间断裂,是表面产生细小裂纹的主要原因。而原料中通过精炼处理未完全消除的N元素杂质,以及由真空炉漏气产生的“过堂风”可促进熔体中形成的大量TiN颗粒,随合金液注入锭模后,局部TiN颗粒聚集引起该区域液相流动受阻,阻碍与周围区域的浓度交换,导致形成α-W;另一方面,TiN颗粒促进大量MC碳化物析出,使该区域与周围的组织差异性较大,导致该区域在合金锭冷却期间发生热裂,从而产生蛛网状裂纹。

大尺寸Al-6Mg-0.3(Sc,Zr)合金铸锭铸态和均匀化态微观组织对比

采用高分辨电镜、透射电镜、扫描电镜、光学显微镜和显微硬度测试等方法,研究大尺寸Al-Mg-Sc-Zr铸锭均匀性及不同温度均匀化后组织性能的变化。结果表明,大尺寸铸锭铸态组织存在组织和性能不均匀,边部冷却速率高,晶粒小、析出相多、硬度高;中心存在镁偏析。均匀化热处理后,中心镁偏析部分消除,发生固溶强化;铸锭析出Al3(Sc,Zr)粒子起到析出强化作用。高于350℃析出粒子的直径大于临界直径,强化机制为Orowan绕过机制。析出粒子直径越大,强度增量△σOr值减小,温度升高而硬度下降。

工艺参数对大尺寸K465镍基母合金锭中心缩孔的影响

分析了大尺寸K465镍基母合金锭产生中心缩孔的原因,通过设计正交试验,采用ProCAST软件对浇注温度、浇注速率、模具温度等工艺参数对铸锭缩孔的影响程度进行了模拟计算,研究了大尺寸K465镍基高温合金母合金锭中心缩孔的影响因素。结果表明,合金锭由外至内的晶粒分布为细小等轴晶、横向柱状晶、粗大等轴晶,当横向凝固速率过快时容易导致枝晶搭桥,阻碍上部液相向下补缩,是产生中心缩孔的主要原因。通过数值模拟计算发现,中心缩孔主要受浇注温度影响较大,对浇注速率的敏感性较小。最优浇注工艺如下:浇注温度为1420℃、浇注时间为20 s、模具温度为700℃,可大幅降低合金锭的中心缩孔尺寸。

真空熔炼直接定向凝固制备99.999%高纯铜大铸锭

对真空熔炼直接定向凝固制备99.999%高纯铜大尺寸铸锭进行了研究,探索了制备99.999%高纯铜时真空精炼温度、时间和蒸气压对去除杂质的影响,及温度梯度对大尺寸铸锭定向凝固的影响和杂质分布规律,采用GDMS(辉光放电质谱仪)对杂质元素进行了检测。结果表明:真空熔炼直接定向凝固能够将原料为99.9988711%的电解阴极铜,制备成99.9996219%~99.9995833%的高纯铜Φ67mm大尺寸铸锭;真空熔炼可以使蒸气压比Cu高的杂质元素有效去除;通过定向凝固的提纯,杂质去除效果较好,说明定向凝固有利于99.999%高纯铜大尺寸铸锭的提纯制备。