真空非自耗电弧熔炼温度场模拟及熔炼效果评估

采用ANSYS软件模拟真空非自耗电弧炉熔炼TiAl基和NbSi基合金的熔炼过程,通过模拟得到熔炼过程中的温度场数据,同时计算合金锭不同位置的冷却曲线以及相应的冷却速度曲线。并结合实际熔炼的Ti-47Al-2Cr-2Nb及Nb-16Si-22Ti-2Al-2Cr-2Hf合金锭,分析不同冷却速度节点处的微观组织均匀性。结果表明,冷却速度不同,导致合金锭微观组织不均匀,说明真空非自耗电弧熔炼方法虽简单易行,但其组织不均匀性影响了较大尺寸高温合金铸件的品质。

电弧熔炼Cr-40Ti-20Nb三元合金的组织与压缩性能

采用真空非自耗电弧熔炼的方法制备了Cr-40Ti-20Nb（原子分数）合金。利用光学显微镜（OM）,X射线衍射（XRD）,扫描电镜（SEM）分析了合金不同凝固位置处的相组成和组织形态。结果表明,合金的凝固组织主要是由Laves相Cr（2Nb,T）i枝晶组织及Ti的固溶体组成。同时对合金的显微硬度和压缩性能进行了测试,显微硬度值在6 112~7 350 MPa之间,比Laves相Cr2Nb的显微硬度低20%。另外室温压缩屈服强度可达1 334~1 524 MPa,与采用多种合金化元素的Cr-12Nb-4Re-2Al合金相当,这表明Ti元素的添加不仅可以改变Laves相Cr2Nb合金的凝固组织,而且对其塑性也有很大程度的改善。

熔炼工艺对Cu-10Ni-5Mo合金组织和导热性能的影响

采用真空非自耗电弧熔炼和真空高频感应熔炼喷铸成型2种熔炼工艺,制备Cu-10Ni-5Mo合金,研究了熔炼工艺对合金组织和导热性能的影响。结果表明,电弧熔炼制备的合金试样组织晶粒粗大,相组成为α固溶体和少量MoNi相;高频感应熔炼喷射成型工艺制备的合金试样组织晶粒细小,相组成为单相α固溶体。实验条件下,电弧熔炼工艺制备的合金试样热导率为56.9W/(m.K),高频感应熔炼喷射成型工艺制备的合金试样热导率为35.7W/(m.K),2种工艺制备的合金熔点均有提高,但二者相差不大。

电弧熔炼态Laves相Cr_2Nb/Cr合金的微观组织演变

采用真空非自耗电弧熔炼法制备了Cr-12%Nb(原子分数,下同)和Cr-20%Nb 2种成分合金的纽扣锭,利用XRD,OM,SEM和EDS对电弧熔炼态纽扣锭不同位置的组织及其竞争生长进行了研究.结果表明:Cr-12%Nb合金纽扣锭底部为细小的离异共晶,中部和顶部则由粗大的初生Cr相和共晶组织(Cr_2Nb+Cr)组成.而Cr-20%Nb纽扣锭底部出现的是胞状层片共晶组织,层片间距为0.3μm,随着距纽扣锭底部距离的增加,冷却速率逐渐降低,凝固组织中相继出现Cr_2Nb板条枝晶和花瓣状Cr_2Nb枝晶.同时,基于TMK快速凝固共晶模型和BCT枝晶生长模型,通过计算并比较共晶组织和Laves相Cr_2Nb枝晶界面生长温度,借助最高界面生长温度判据,很好地解释了Cr-20%Nb合金凝固组织的演变及其形成原因.

制备工艺对Cu-11Ni-2W合金组织和导热性能的影响

采用真空非自耗电弧熔炼和高频感应熔炼喷铸成型两种工艺制备Cu-11Ni-2W合金,研究了制备工艺对合金组织和导热性能的影响。结果表明:电弧熔炼工艺制备的合金试样组织晶粒粗大,相组成为α固溶体和少量W相;高频感应熔炼喷铸工艺制备的合金试样组织晶粒细小,相组成为单相α固溶体;本文实验条件下,电弧熔炼制备试样的导热率为67.2W/(m.K),熔点为1157.27℃,感应熔炼喷铸工艺制备试样的导热率为47.8W/(m.K)。

合金化元素Ti对Laves相Cr_2Nb力学性能及耐蚀性的影响

采用真空非自耗电弧熔炼工艺制备了Cr2Nb-XTi(X=5,10,15,at%)合金,利用光学显微镜(OM),X射线衍射(XRD)仪,扫描电镜(SEM)对电弧熔炼态铸锭的组织进行了研究,探讨了合金化元素Ti的含量对Laves相Cr2Nb力学性能及耐蚀性的影响。结果表明:3种成分的电弧熔炼态合金凝固组织主要由C15-Cr2(Nb,Ti)相和六方的β-(Ti,Nb)以及体心立方结构的β-(Nb,Ti)相组成。在5Ti和10Ti合金冷速较小的铸锭上部凝固组织中出现了亚稳相C14-Cr2(Nb,Ti)。通过对合金力学性能研究表明,随合金化元素Ti含量的增加,Laves相Cr2Nb合金的显微硬度逐渐降低,断裂韧性增大,当Ti含量达到15at%时,合金的断裂韧性达到了3.1 MPa·m1/2,比单相Laves相Cr2Nb提高1倍。另外,对腐蚀性能的测试表明,Ti含量增加材料腐蚀性能下降,但15Ti合金仍表现出良好的耐蚀性。