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。     

Y_2O_3耐火材料的制备及其与Zr合金界面反应研究

通过在1650,1700,1750℃下烧结6 h制备纯Y_2O_3坩埚,并利用Y_2O_3坩埚真空感应熔炼Zr-4合金。借助X射线衍射(XRD),扫描电子显微镜(SEM),能谱分析仪(EDS)等手段研究了不同烧结温度下制备的Y_2O_3坩埚致密度变化,分析了Y_2O_3耐火材料与锆合金间的界面反应,研究了两者界面反应机制。研究结果表明:1650℃下烧成的坩埚晶粒生长不完全,团聚现象严重,致密度约为87%;1700℃下烧成的坩埚晶粒生长完整,未发现明显的团聚,致密度约为95%;1750℃下烧成的坩埚晶粒生长更加完整,无团聚与二次结晶现象,致密度约为97%;选用1750℃下制备的坩埚熔炼锆合金,熔炼后的坩埚结构完整,界面处没有新相生成,并未见合金熔体渗入现象;熔炼实验后,坩埚与合金界面处有黑色区域生成,可能是由于Y_2O_3坩埚微结构的变化引起;合金中分布有大量无规则Y的氧化夹杂物;由于Y_2O_3耐火材料在高温熔体作用下剥落,一部分耐火材料被搅拌入合金熔体中成为夹杂,另一部分分解为Y,O侵入合金熔体并重新结合生成稳定的Y_2O_3,过量的O以游离态存在于合金基体中。     

杂质对Ti-55.8%Ni SMA低周弯曲疲劳性能的影响

真空感应熔炼时采用高纯氧化物坩埚及石墨坩埚, 保持其他控制参数不变, 得到名义成分为Ti-55.8%Ni的TiNi形状记忆合金铸锭, 经完全相同的加工工艺制备成Φ 1.5 mm的TiNi合金丝材. 用自制试验装置对所得TiNi合金丝材的室温低周弯曲疲劳性能进行评价. 研究发现, 使用氧化物坩埚熔炼所得材料的低周弯曲疲劳性能较使用石墨坩埚得到的材料有显著提高. 杂质成分分析及SEM形貌观察显示合金中第二相夹杂物有所减少, 这是其性能得到改善的主要原因. 采用随机安排对比试验结果的t检验方法可以判断, 氧化物坩埚使用中期所得到TiNi合金的疲劳性能较好. 认为坩埚的连续使用次数过多坩埚材料性能的恶化是造成周期疲劳变坏的主要原因.     

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。     

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     

NiCoCrAlY真空熔炼过程中Y损失行为的研究

采用真空感应熔炼的方法制备了NiCoCrAlY合金,对合金熔炼过程中Y损失率与温度的关系及其损失过程进行了研究。结果表明,熔炼过程中元素Y主要通过向周围环境挥发、与熔渣中有害元素反应和与坩埚反应三种方式产生损失。Y的损失随着温度的升高而逐渐增加,当温度达到1853K时,由于熔体与坩埚发生剧烈反应,导致Y的损失显著加剧。     

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。     

热处理对新型坩埚熔炼的TiNi合金性能的影响

将自制的25kg级BaZrO3坩埚用于Ti-55.8%Ni合金(质量分数)的真空感应熔炼,并将合金铸锭经锻造、轧制、拉拔等工序制成φ1.0mm的TiNi合金丝材,取样经不同的制度热处理后,分析了TiNi合金丝材的拉伸性能、低周弯曲疲劳性能以及拉伸、疲劳断口形貌。结果表明:丝材经700℃保温1h水淬处理后,延伸率可达23%,韧窝尺寸变小、数量增多,且微孔数量大幅减少。此外,丝材经500℃或550℃保温20min水淬处理后,疲劳寿命得到提高,最高可达3072次,疲劳断口处贝纹线排列紧密,裂纹较短且部分存在分叉现象。     

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。     

铌硅化物基超高温合金与石墨坩埚氧化物涂层反应的热力学分析

利用热力学计算，分析了几种氧化物涂层Y2O3、ZrO2、Al2O3、MgO、CaO、Ce2O3和BeO等在高温下与新型铌硅化物基超高温合金中的几种主要元素Nb、Si、Ti和Hf之间反应的可能性，得到了这些反应的△G^-与温度T的关系图。通过比较这几种氧化物对合金熔体在高温下的化学稳定性，发现Y2O3和BeO对这些合金元素的化学稳定性较好，且Y2O3为熔炼铌硅化物基超高温合金用石墨坩埚的理想涂层材料。     

锂硼合金的反应合成及相关现象研究

研究了Li-B合金的合成过程,对合金熔炼特性进行了分析,发现Li-B合金的第一步反应完成后,熔体对铁坩埚的润湿性大大增加,认为第二步反应主要依赖于熔体的Li-B化合物,XRD分析结果显示在第二步反应前有少量Li_7B_6生成,采用SEM对合金的显微组织进行了观察与分析。     

制备方法对TiNi储氢电极合金性能的影响研究

为了提高TiNi储氢电极合金的性能,分别采用四种不同的工艺制备了TiNi储氢电极合金,并进行了循环稳定性与电化学腐蚀性能的测试与分析。结果表明:与常规感应熔炼相比,真空感应熔炼、机械振动辅助真空感应熔炼和超声振动辅助真空感应熔炼制备方法使TiNi储氢电极合金的放电容量衰减率分别减小34%、48%和65%,腐蚀电位分别正移了92、141和173 mV。真空感应熔炼、机械振动辅助真空感应熔炼和超声振动辅助真空感应熔炼制备方法有利于改善TiNi储氢电极合金的循环稳定性和电化学腐蚀性能,其中以超声振动辅助真空感应熔炼最佳。TiNi储氢电极合金的制备方法应优选超声振动辅助真空感应熔炼。     

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。     

真空悬浮熔炼技术

悬浮熔炼技术是当代最先进的材料制备技术之一,它通过排除坩埚材料的污染,对活泼金属和合金、难熔金属和合金,以及超纯金属和合金的制备有重要意义。在悬浮熔炼技术中,冷坩埚感应熔炼技术已经得到了较多应用。介绍了对这种技术发展,包括在提高熔体悬浮能力,改进坩埚水路结构,增加设备的规格和功能等方面进行的工作,研制的设备,最大规格达到了50kg。     

熔炼工艺对锆合金铸锭的影响

采用A、B、C三种熔炼工艺制备出3个同规格Zr-4合金铸锭,对其表面质量和化学成分进行了比对分析,重点研究了熔炼工艺对铸锭质量的影响。结果表明,采用常规Zr-4铸锭生产工艺,选择B熔炼工艺可以制备出表面质量良好,化学成分均匀,杂质元素低的高质量铸锭。     

感应加热熔炼Cu-Cr合金的凝固行为

采用电弧熔炼和感应加热熔炼研究了不同组成Cu-Cr合金的凝固行为.结果表明:由于高温下Cu-Cr合金与坩埚材料发生反应,氧化铝坩埚中感应加热熔炼Cu-Cr合金受到污染,澄清了Müller与Li的争议;当合金中Cr的摩尔分数大于40%时,感应加热熔炼Cu-Cr合金出现了液相分离,合金与坩埚材料的反应生成物促进了Cu-Cr合金的液相分离.     

TA10钛合金熔炼工艺的改进及性能分析

TA10钛合金铸锭传统的制备方法是合金元素镍以纯镍片形式添加,经三次VAR熔炼获得铸锭。再经锻造、轧制制成板材后,发现表面有微裂纹存在。经无损探伤检测和能谱微区成分分析,确定为镍富集的冶金缺陷。为此对熔炼工艺进行了改进,Mo、Ni合金元素以Ti-Mo-Ni中间合金碎屑添加,经二次VAR熔炼制备铸锭。再经锻造、轧制制成板材后,宏观和无损探伤检验未发现有微裂纹;化学成分分析和性能检测表明,铸锭侧面Mo、Ni合金元素波动范围≤0.017%,头、尾横截面波动范围≤0.07%,分布均匀,力学性能满足要求。     

“先进钢铁冶炼与高温合金熔炼用耐火材料专刊”征稿启事北大核心CSCD

随着航空航天、海洋工程、核能工程和轨道交通等领域的快速发展,对先进钢铁与高温合金的需求及其品种和质量的要求日益增加,同时也对先进钢铁冶炼与高温合金熔炼用耐火材料提出更高的要求。近年来,相关冶炼、熔炼及熔铸用耐火材料发展迅速,尤其在耐火材料轻量化与低碳化及无碳化、耐火材料与熔渣/熔钢/高温合金界面行为、耐火材料力学性能及断裂行为、耐火材料数理模拟与非接触式测试及可视化表征、耐火材料结构功能一体化、精炼与连铸新技术用耐火材料等方面涌现出了一系列优秀成果,对于解决中国高端装备用先进钢铁与高温合金瓶颈性基础难题具有重要的理论与现实意义。     

高Cr镍基合金焊丝的制备工艺及其组织与性能

采用真空感应熔炼方法,通过合理设计合金成分和优化熔炼工艺,成功制备出了一种Cr含量较高的镍基合金(含42.98%Cr);进一步对铸态合金进行锻造和拉拔处理,最终获得直径为2mm的焊丝成品。对制备的合金铸锭、锻造状态试样、焊丝成品进行了金相组织观察与力学性能测试,并对铸锭与锻态试样进行了X射线衍射分析与拉伸断口扫描观察。结果表明,铸态合金的组织与性能符合预期设想,制备出的焊丝力学性能满足实际使用要求。     

钛铸锭现代熔炼技术

钛及其合金铸锭熔炼技术,从钛工业生产初期的非自耗真空电弧炉熔炼（NC）法发展到现在,已经形成了用真空自耗电弧炉熔炼（VAR）法生产钛及其合金铸锭的标准熔炼工艺．近年来航空、航天工业及其它领域对钛材质量要求的提高,推动了电子束、等离子冷炉床熔炼等新技术的发展,并形成了工业规模,为大大改善和提高钛及其合金铸锭的冶金质量提供了良好的条件．1钛及其合金铸锭的熔炼方法钛是活性金属,在高温下极易与氧、氮等气体反应,也几乎与所有的对蜗材料起反应．被污染的钛将失去原有的良好工艺性能．因此熔炼不能在大气中进行,必须在…