Ti对Fe-Ni膨胀合金凝固组织的影响

采用变质处理法和扫描电镜(SEM)研究了Ti对Fe-Ni膨胀合金凝固组织的影响。结果表明:经Ti变质处理后,Fe-Ni膨胀合金中形成了大量的Ti2O3-MnS高熔点复合夹杂物,尺寸约为2μm;Ti2O3复合夹杂物在凝固过程中作为非自发形核核心,使铸坯凝固组织细化。Ti在凝固组织的等轴晶和柱状晶晶界上以TiN,TiC,Ti(NC),Ti2O3形式存在,在一定程度上起到阻止晶粒长大的作用。

Nb变质剂对Fe-Ni膨胀合金凝固组织的影响

Nb变质剂对Fe-Ni膨胀合金凝固组织影响的研究结果表明:经Nb变质处理后,Fe-Ni膨胀合金中形成了大量的Ni3Nb包芯(Fe2Nb)的高熔点化合物,尺寸为2～4μm.根据错配度理论计算表明,Ni3Nb的某些低指数面与Fe-Ni膨胀合金的某些低指数面具有4.96%的较低错配度,因此,Ni3Nb作为非均匀形核核心,使合金凝固组织由完全的柱状晶变为完全的等轴晶组织,晶粒尺寸为45～50μm.此外,Nb在等轴晶晶界上以NbN、NbC、Ni3Nb包芯(Fe2Nb)复合物形式存在,其中Ni3Nb包芯(Fe2Nb)复合物具有阻止晶粒长大的作用.

Zr、Nb复合变质剂对Fe-Ni膨胀合金凝固组织及力学性能的影响

研究了添加Zr、Nb复合变质剂对Fe-Ni膨胀合金线坯凝固组织和力学性能的影响。结果表明,单独添加0.3%的Zr或Nb,其线坯中等轴晶比例分别增加到25%和50%,其强度和塑性随等轴晶比例增加而提高。添加0.3%的Zr、Nb复合变质剂,线坯为完全的细小等轴晶,其强度和塑性均优于单独添加Zr或Nb的性能,与同规格的退火态Fe-Ni膨胀合金热轧盘圆力学性能相当。研究认为:Zr、Nb复合变质剂的作用是显著增加了合金凝固过程中的形核核心,并在晶界上形成Zr、Nb化合物析出相,从而强化晶界,提高韧性,使合金线坯具有较高的强度和良好的塑性。

生产Fe-Ni膨胀合金的新工艺研究

研究利用化学变质法配合近终形水平连铸生产Fe-Ni膨胀合金线坯,再将铸态线坯冷拔成丝材的新工艺。实验室研究及半工业试验结果表明,研究开发的Fe-Ni膨胀合金生产新工艺是可行的;采用新工艺试制的连铸线坯以及拉拔过程的半成品丝材,其抗拉强度略低于热轧盘圆的强度,而伸长率则高于热轧盘圆的伸长率,因而其冷加工拉拔性能优于热轧盘圆的性能,并且平均线膨胀系数符合行业标准要求。