钛合金熔炼用AZrO3（A=Ba,Sr,Ca）坩埚的制备及其使用性能研究

综述了3种新型复合氧化物(CaZrO3、SrZrO3和BaZrO3)坩埚的制备工艺,分析了3种坩埚熔炼TiNi合金后的效果和界面反应情况。合金熔体与耐火材料间无元素扩散,3种耐火材料均对合金熔体具有良好的反应惰性。此外,通过对比3种耐火材料坩埚与熔体间的界面反应层厚度,发现BaZrO3对TiNi合金熔体具有最高的化学稳定性。进一步使用BaZrO3制备成工业用25kg级坩埚并熔炼TiNi、TiFe、TiAl铸锭,发现铸锭杂质含量较低,说明BaZrO3是一种极具潜力的钛合金熔炼用新型耐火材料。     

BaZrO_3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。     

熔炼金属合金用坩埚材料之选择

在整个熔炼过程中,坩埚材料与金属熔体之间处于还原反应过程,还原反应的强烈程度,取决于熔炼合金的化学成分、冶炼过程的温度、持续时间、介质气氛(或真空度)、坩埚材料及其致密度等。金属合金往往被坩埚材料玷污,含氧量(用岩相分析氧化物夹杂)增加使其性能下降。然而,影响因素是复杂的,至今尚未全部搞清楚。金属合金熔炼时,必须慎重地选择坩埚材料和保护介质。炉衬(坩埚)耐火材料与金属熔体接触时,其热稳定性按下列顺序增     

Y_2O_3对WC-10Co硬质合金性能的影响

采用真空烧结工艺制备了WC-10Co硬质合金。研究了Y_2O_3添加量对WC-10Co硬质合金晶粒尺寸、力学性能、磁性能的影响。结果表明,添加Y_2O_3能使合金晶粒细化且颗粒尺寸更加均匀;Y_2O_3的加入可提高合金力学性能,当Y_2O_3添加量为0.4%时合金的力学性能最佳,合金硬度为94.5 HRA,抗弯强度为2 250 MPa;添加Y_2O_3能提升硬质合金的钴磁、矫顽磁力。     

Y_2O_3对Ti-6Al-4V合金显微组织及力学性能的影响

本文以Ti-6Al-4V+x Y_2O_3(x=0,0.2%,0.4%,0.6%,0.8%)粉末为原料,采用放电等离子烧结(SPS)工艺制备出Ti-6Al-4V+x Y_2O_3合金,利用光学显微镜和透射电镜探究Y_2O_3含量对Ti-6Al-4V合金显微组织和性能的影响。结果表明,添加Y_2O_3后会细化晶粒,当Y_2O_3含量超过0.2%之后,随着Y_2O_3含量的增加晶粒尺寸会逐渐增大;加入Y_2O_3后可以有效改善Ti-6Al-4V的力学性能,添加0.6%Y_2O_3时力学性能最好,屈服强度970 MPa、最大抗压强度1 852 MPa、压缩应变31.4%,较未添加稀土的Ti-6Al-4V合金分别提高7.8%、14.1%、19.4%,致密度提高到99.28%;Y_2O_3主要是通过提高Ti-6Al-4V制品的密度和在合金中的钉扎作用来提高力学性能。     

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。     

CeO_2添加剂对Al_2O_3-MgO-CaO耐火材料致密化的影响

由于Al_2O_3-MgO-CaO系耐火材料在烧成过程中存在许多对烧结致密化不利的因素,进而影响其相关性能的使用.为此,在1 500～1 600℃条件下制备了Al_2O_3-MgO-CaO复合材料,并研究加入CeO_2添加剂对该系耐火材料烧结致密化的影响.实验结果表明:将CeO_2添加到Al_2O_3-MgO-CaO系耐火材料的较优烧成温度为1 600℃,当CeO_2的添加量(质量分数,下同)分别为4%和6%时,其显气孔率分别降低至3.9%和3.8%,体积密度从未添加时的2.88 g/cm~3分别升高至3.62 g/cm~3和3.68 g/cm~3;同时,通过扫描电镜观察发现添加CeO_2后该系耐火材料显微结构致密化程度较高,从而实现其良好的致密化.     

坩埚冷却系统改造对中间合金熔炼的影响

以Zr-Sn—Fe—Cr—Ni合金为研究对象,通过2次非自耗真空电弧熔炼制备出中间合金,对熔炼中间合金时所采用的坩埚的冷却系统进行了改造,对比了改造前后中间合金的熔炼过程,并采用OM、EDS研究了中间合金的组织及化学成分,冉以添加中间合金扣方式压制电极,利用真空自耗电极熔炼方式制备出吨级锆合金铸锭,并对成品铸锭的成分进行跟踪。结果表明：在坩埚中加入导流槽后,中间合金的熔炼效率得到了提高,熔炼时难脱模现象大大缓解;采用加导流槽后的坩埚经过2次熔炼可以制备出成分均匀的中间合金,合金组织由柱状品和树枝晶组成,与未加导流槽时所熔炼的合金相比,组织及成分更加均匀;采用冷却系统改造后的坩埚熔炼的中间合金可以制备出成分均匀的工业规模级锆合会铸绽。     

高含量La_2O_3/Y_2O_3对钼合金微观组织与性能的影响

采用粉末冶金方法制备了不同质量分数La_2O_3/Y_2O_3复合稀土氧化物掺杂的钼合金,观察了钼合金物相构成、显微组织和断口形貌,测试了其力学性能。结果表明:掺杂La-2O_3/Y_2O_3钼合金的物相组成为La_2O_3、Y_2O_3和Mo;锻造态钼合金横截面的晶粒尺寸随La_2O_3/Y_2O_3含量增加而减小,锻造态钼合金纵截面的显微组织为明显的纤维状织构组织形态;锻造态Mo(La_2O_3)3.0(Y_2O_3)0.5钼合金的横截面断口为韧窝断裂和少量解理断裂,纵截面断口为沿晶脆性断裂;合金抗弯强度和弯曲角随La_2O_3/Y_2O_3含量的增加先增加后降低,Mo(La_2O_3)3.0(Y_2O_3)0.5钼合金抗弯强度达到1133 MPa,弯曲角达到38°。     

Ti-8Si-1.4Zr-xY_2O_3合金高温氧化行为的研究

采用"机械合金化-冷压成形-真空烧结"技术制备了Ti-8Si-1.4Zr,Ti-8Si-1.4Zr-0.1Y_2O_3和Ti-8Si-1.4Zr-0.3Y_2O_33种合金(%,质量分数),利用扫描电镜(SEM)及能谱分析仪(EDS)、X射线衍射仪(XRD)对烧结和氧化试样的表面及横截面形貌、物相组成进行分析,并对比了3种合金在700,800和900℃高温下的抗氧化性能来研究氧化机制。结果表明:添加Y_2O_3能显著提高Ti-8Si-1.4Zr合金的抗氧化性能,减小氧化层厚度,随氧化温度升高氧化膜逐渐增厚,氧化产物尺寸增大,呈朝棱柱状形态生长趋势。700℃下,所有合金都达到完全抗氧化等级,但添加Y_2O_3后平均氧化速度大幅降低,抗氧化性提升;800℃下,仅有Ti-8Si-1.4Zr-0.1Y_2O_3配方合金达完全抗氧化等级;900℃下,所有配方合金都在抗氧化等级以内。各配方合金氧化膜组成稍有不同,但氧化膜基本上由表面TiO_2氧化层、TiO_2与SiO_2构成的复合氧化层构成,其中各氧化层中可能还包含部分TiO,Ti_2O_3和Ti_3O_5等低价态钛的氧化物以及少量ZrO_2或(Ti,Zr)O_2相氧化物。     

溶胶—凝胶法微晶氧化锆纤维的研究

溶胶—凝胶法制备氧化锆纤维其结构的均与微晶化对使用性能至为重要,近年来,对此研究报道较多。通常以Y_2O_3为稳定剂的Y-PSZ纤维经过一定热处理过程可获得≤0.5 μm晶粒度的微晶结构。 采用溶胶—凝胶法制备氧化锆陶瓷材料,当进行热处理时锆质凝胶无机高分子转化成的无定形ZrO2将逐步晶化。本文对3.6 mol％Y_2O_3-ZrO_2纤维的制备及热处理中晶化现象进行了研究,并初步探讨了晶核剂的加入对晶化的影响。所制Y-PSZ纤维直径5～1μm,1400 ℃处理2h后,晶相为t-ZrO_2。和极少量m-ZrO2,晶粒度均小于0.1 μm。     

熔体过热处理对K465合金晶粒和碳化物的影响

 研究了用CaO坩埚真空感应熔炼、再经不同的熔体过热处理后,K465铸造高温合金晶粒尺寸的变化以及合金中碳化物的形貌和分布特征。结果表明：在浇注温度相同的条件下,未经熔体过热处理时,合金晶粒为普通等轴晶,碳化物为块状MC碳化物;熔体过热处理温度在1 600~1 750 ℃之间时,晶粒尺寸随处理温度升高而长大,〖JP2〗初生MC碳化物从块状转变为汉字草书体群团形式,而且呈现出温度升高,MC碳化物变细、群团变小的趋势;过热处理温度超过1 750 ℃时,草书体群团MC碳化物随温度升高晶粒尺寸不断减小并呈细小点状均匀分布。     

铌基超高温合金熔体与陶瓷类坩埚的高温反应

分别在陶瓷类ZrO2、Y2O3、BN和Al2O3坩埚内于2053K（或2153K）保温30min（或10min）重熔铌基超高温合金（主要组分为Nb、Si、Ti、Hf等），以研究该合金的高温熔体与不同材料坩埚的反应情况。实验发现Y2O3、BN和Ai2O3坩埚对熔体都发生了不同程度的沾污反应；在ZrO2坩埚壁上出现了50～60μm厚且具有微小裂纹或熔蚀坑的反应层，其内含有HfO2和TiO2，但ZrO2坩埚对熔体内部基本没有污染。在石墨坩埚上进行制备YSZ涂层的实验发现，ZrO2同石墨基体发生反应生成了ZrC0因此，据有关实验结果，可以先在石墨坩埚基体上用CVD法制备一层SiC内层，再在SiC内层上用浸涂法制备ZrO2涂层，以用于铌基超高温合金熔炼。     

精炼钢包用Al_2O_3-MgO-CaO系复相耐火材料的研发

为适应精炼钢包用耐火材料轻量化的发展需要,采用两步烧结法向Al_2O_3-MgO-CaO系复相耐火材料中添加La_2O_3,并对该耐火材料的抗LF精炼渣侵蚀性能进行了研究。结果表明,添加的La_2O_3优先固溶入Al_2O_3-MgO-CaO系复相耐火材料的晶相CaO·6Al_2O_3中,促使CaO·6Al_2O_3晶胞产生晶格畸变,有效抑制了CaO·6Al_2O_3晶粒沿基面的异常长大,进而有效地促进了Al_2O_3-MgO-CaO系复相耐火材料的烧结致密化。当添加La_2O_3的质量分数为4%,在1600℃保温2h烧成后,试样的气孔率由占总体积分数的19.2%下降至6.1%,体积密度由2.78g/cm3上升至3.18g/cm3,制得了含MgO·Al_2O_3、CaO·2Al_2O_3、CaO·6Al_2O_3晶相且呈现交织分布、显微结构致密的Al_2O_3-MgO-CaO系复相耐火材料,其抗LF精炼渣侵蚀性能与同等致密度的Al_2O_3-MgO质耐火材料相当。     

弥散强化钨镍铁高比重合金的制备及性能研究

钨基高比重合金在航天航空、兵器等行业中有着广泛应用,但传统钨镍铁高比重合金需通过后续形变强化处理提高力学性能,限制了其在国防工业和民用领域的广泛应用。利用弥散强化手段,当强化相在基体内呈弥散质点或粒状分布时,可显著提高合金强度和硬度,且塑性和韧性下降不大。本文研究了Y_2O_3弥散强化95W-3.5Ni-1.5Fe合金的制备工艺及性能。与传统钨镍铁高比重合金制备相比,本文首先利用化学气相迁移机制制备Y_2O_3分布在颗粒内部的弥散强化钨粉,重点研究原料种类对弥散强化钨粉粒度的影响以及成形、烧结工艺,利用X射线衍射(XRD)分析、场发射扫描电子显微镜(FESEM)对弥散强化钨粉及弥散强化钨进行性能表征。结果表明:WO2.9+Y_2O_3体系制备的弥散强化钨粉粒度最小,约1μm;经1480℃烧结90 min,弥散强化钨镍铁高比重合金的相对密度达98.6%,Y_2O_3在钨晶粒内呈弥散分布;钨合金的显微硬度达HV 532,表现出较高韧性。     

VAR熔炼纯锆铸锭表面质量控制研究

以实际生产中遇到的纯锆铸锭表面夹层、结疤及冷隔缺陷为出发点,通过数值模拟和工业生产实验相结合的研究方法,确定了较佳的纯锆铸锭真空自耗电弧熔炼(VAR)工艺,明显改善了铸锭的表面质量。研究发现：各熔炼参数主要通过影响熔池形状和坩埚壁附近的熔体温度对铸锭表面质量产生影响;增大熔炼电流可以同时改善熔池到边情况和增加坩埚壁附近熔体的温度;增大稳弧电流和稳弧周期可以促进高温熔体向坩埚壁的运动,使熔池更加饱满,从而提高纯锆铸锭的表面质量。     

粉末冶金Ti-5Al-2.5Sn ELI合金稳定性分析

采用无坩埚感应熔炼超声气体雾化法制备了洁净Ti-5Al-2. 5Sn ELI预合金粉末,并利用包套热等静压工艺制备了全致密的Ti-5Al-2. 5Sn ELI合金叶轮。测试了6个不同批次Ti-5Al-2. 5Sn ELI合金的化学成分和力学性能,统计了不同批次粉末合金的性能及成分变化规律。研究结果表明,采用包套热等静压工艺可获得全致密的Ti-5Al-2. 5Sn ELI合金,合金成分稳定均匀,力学性能接近锻造合金的水平且稳定性好。采用该工艺制备的Ti-5Al-2. 5Sn ELI合金叶轮与包套界面反应小,且组织中晶粒细小均匀,无孔隙缺陷。     

Y_2O_3对激光熔覆Stellite156钴基合金涂层的作用机制

为了提高H13模具钢的韧性和淬透性,延长使用寿命,在其表面激光熔覆了Stellite156钴基合金涂层。熔覆过程中,为了减少涂层气孔、细化组织晶粒和改善涂层的硬度以及耐磨性,制备了不同Y_2O_3含量(0、0.5%、1.5%、2.5%、3.5%)的Stellite156钴基合金涂层。利用金相显微镜分析涂层的形貌和气孔,利用SEM和XRD分析涂层的显微组织及物相组成,利用EDS分析涂层中合金元素的偏析情况,利用显微硬度计对涂层的硬度进行检测,最后利用摩擦磨损实验机测试涂层的耐磨性。分析实验结果发现:Y_2O_3含量对涂层的外观影响不大,较少的Y_2O_3含量可改善熔池的热对流,有效减少涂层中的气孔数量。Y_2O_3含量为2.5%时,涂层中气孔增加,涂层物相主要有Cr-Ni-Fe、Cr、Ni_(17)W_3及少量Y_2O_3和(Cr, Co, Ni)_(23)C_6;与未添加Y_2O_3的涂层相比,涂层晶粒度明显减小,晶粒排列更为细密整齐,涂层晶粒与晶界的成分偏析也明显改善。当Y_2O_3含量从0增加到2.5%时,涂层最大平均显微硬度HV值达到了560,高于基体的500;但当Y_2O_3含量继续增加到3.5%时,涂层硬度又明显减小,甚至低于未添加Y_2O_3的涂层硬度值。适量的Y_2O_3能够起到改善涂层气孔缺陷、细化晶粒、改善成分偏析以及提高涂层硬度的作用,进而提高涂层的耐磨性。     

氧化钇在冰晶石—氧化铝—氟化镁熔体中的溶解度研究

用等温过饱和法测定了Y_2O_3在2.7NaF·AlF_3（+6％MgF_2）—Al_2O_3熔体中的溶解度,得到了溶解度的教学模型,推测了Y_2O_3在冰晶石熔体中的溶解反应。研究表明,随熔体中Al_2O_3含量增加,Y_2O_3溶解度下降;而随温度升高,溶解度上升。     

陶瓷坩埚感应熔炼法制备LaNi_5化合物研究

本文采用差热分析法对6种预选坩埚材料进行了热分析比较,选用6种不同材料的坩埚做了熔料试验;叙述了采用3种致密型陶瓷坩埚感应熔炼LaNi_5化合物的熔炼工艺,对熔锭进行了化学分析与x射线衍射检测。结果指出:致密型Al_2O_3、MgO和ZrO_2坩埚用于感应熔炼LaNi_5化合物时成分均匀,由坩埚带入的杂质含量<0.08%,经x射线衍射检测熔锭为LaNi_5结构,存有微量La_2Ni_7相。