氧化钇坩埚对Ni_3Al基高温合金返回料纯净化熔炼的影响（英文）

研究了Y_2O_3坩埚对Ni_3Al基高温合金返回料纯净化熔炼的影响,并对使用Y_2O_3坩埚和MgO坩埚进行真空感应熔炼的结果进行了对比。结果表明:使用Y_2O_3坩埚对N_3Al基高温合金IC21返回料进行纯净化熔炼有利于降低返回料中的H、N和O含量,和使用MgO坩埚相比分别降低了50%、80%和80%,最低可以达到0.5、1和2μg/g的数值。当精炼温度高于1550℃或精炼时间超过5min时,精炼参数对纯净化熔炼的效果影响很小。     

净化工艺对K4169合金返回料纯净度的影响

采用提高精炼温度和延长精炼时间的纯净化熔炼工艺,对K4169合金返回料及新料进行熔炼,与未经纯净化熔炼的返回料对比分析,测定三种不同状态合金的主成分波动情况、气体含量、浮渣面积、大样电解氧化夹杂含量。研究结果表明:经过纯净化熔炼工艺后的返回料,主成分无明显波动;气体元素O、N含量分别降低了15%和40%;浮渣面积及氧化夹杂含量分别降低了82%与83%。通过采取特殊纯净化熔炼工艺,能够有效降低返回料中气体与氧化夹杂含量,合金纯净度水平提高明显。     

熔炼时间对稀土单晶合金坩埚界面反应的影响

为了实现稀土单晶高温合金中稀土含量的稳定控制,明确稀土元素在熔炼过程中参与的坩埚界面反应机理,研究了熔炼时间对含Y高温合金CMSX-4与Al2O3陶瓷坩埚在真空感应熔炼过程中的界面反应和稀土Y收得率的影响。实验结果表明：随着熔炼时间的延长界面反应加剧,熔炼过程中Y首先与Al2O3陶瓷基体发生反应生成Y2O3,生成的Y2O3会继续与Al2O3发生反应生成Y、Al原子比不同的铝酸钇反应层,最终坩埚表面形成的界面反应产物由外层的YAlO3、内层的Y3Al5O12(Y3Al2(AlO4)3) 以及附着的高温合金组成。熔炼10~30min时合金中稀土Y收得量为41.023、4.566和5.368ppm。     

Ti-Al合金熔体与氧化物陶瓷界面反应的热力学分析(英文)

研究CaO、MgO、Al2O3和Y2O3与熔融Ti及Ti合金之间的界面反应热力学。根据氧化物在Ti合金熔体中的溶解反应机制建立热力学模型,通过热力学分析预测各氧化物相对于Ti-Al(0≤x(Al)≤0.5)合金的热力学稳定性。根据氧化物坩埚熔炼实验结果来研究氧化物与Ti-xAl合金熔体的界面反应,对熔炼效果进行定量分析,发现随着合金中Al含量的提高和熔体温度的降低,合金中杂质元素含量成比例的减少,这与氧化物稳定性计算结果一致。     

回炉料对K417G合金初熔温度及持久寿命的影响

采用回炉料熔炼K417G镍基铸造高温合金,共进行了4次返回熔炼试验,测试了新料和返回料合金的化学成分及杂质含量。通过金相显微镜和扫描电镜对合金的疏松及夹杂进行观察,采用金相法和差热扫描量热法(DSC)测定出合金的初熔温度及固液相线温度,并测试了合金在950℃/235 MPa条件下的持久性能。结果表明:K417G采用返回料熔炼合金期间,合金中的O元素含量高于N元素含量;随返回次数增加,N元素含量呈下降趋势,而O含量呈上升趋势。采用返回料熔炼K417G合金,合金的初熔温度随返回次数增加而降低,固、液相线温度波动较小。随返回次数增加,合金的950℃/235 MPa条件下持久寿命呈下降趋势。合金中O、N、S杂质元素含量对合金的持久寿命具有显著的影响,随杂质元素含量的增加合金的持久寿命降低明显。返回料的铸造工艺性比新料略低。     

精炼及破空对镍基合金中氧氮含量的影响

采用真空感应法熔炼镍基合金,测定了精炼后合金的氧、氮含量,并观察合金中的夹杂情况.研究了精炼、破空处理对合金中氧、氮含量及夹杂的影响.结果表明:真空感应熔炼镍基高温合金在精炼的初始阶段,氧的脱除速率较大,主要通过氧与碳的还原反应生成CO气体进行;精炼后期氧元素的脱除速率有所降低.合金中氮元素的排除主要依赖高温和高真空作用,氮元素排除速率受CO的生成和排出影响.合金中的氧、氮含量与合金中的夹杂含量相关,精炼期间合金中Al2O3夹杂与高温液态金属中的氧元素之间存在动态平衡,随精炼时间延长合金中Al2O3夹杂分解,合金中夹杂含量及氧、氮含量均降低.     

镍基高温合金的真空感应熔炼脱氧

研究了在真空感应炉中使用CaO坩埚熔炼镍基高温合金的脱氧效果，分析了加入0.02%C和0.5%Al对脱氧的影响，初步进行了在CaO坩埚中脱氧反应的热力学计算。研究表明：熔化期可以脱除大部分的氧；采用CaO坩埚，选择合适的熔炼工艺及C和Al加入量，可使氧的含量降低到小于0.0006%。     

真空感应熔炼的碳烧损及氧含量影响因素研究

采用真空感应法熔炼K403及K417G镍基高温合金,熔炼期间用无纸记录仪进行监控。调整C的初始加入量和精炼时间,确定出合金熔炼期间的参数变化对C烧损及O含量的影响。结果表明:镍基高温合金K403真空感应熔炼期间,随C初始加入量由0.03%、0.09%增加至0.18%的过程中,合金中C烧损量由2.2%、3.8%增加至16.1%,合金中O含量由42×10-6、28×10-6降低至5×10-6;当精炼时间由30 min增加至40 min时,合金中C烧损量由7.7%提高至8.8%,合金中O含量由20×10-6降低至15×10-6。熔化速度和真空度对镍基高温合金K417G中的C烧损及O含量影响较大,熔化速度慢和初始真空度低,C的烧损量增大,但熔化速度慢有利于降低合金中O含量。精炼期间真空度对合金的气体含量影响较大,精炼期高真空有利于降低合金中的O含量。     

镍基高温合金的真空感应熔炼脱氧

研究了在真空感应炉中使用Cao坩埚熔炼镍基高温合金的脱氧效果，分析了加入0．02％C、0．5％Al对脱氧的影响。结果表明：采用CaO坩埚，选择合适的熔炼工艺及C、Al加入量，可使氧的含量降低到小于0.0006％。     

真空感应熔炼超纯净镍基高温合金脱氮的研究

研究了真空感应熔炼Ni基高温合金过程中的脱氮行为。计算了不同真空度及加Al和Ti条件下Ni-6Cr-5Co-2Mo-6W合金在1600℃时氮的溶解度。 实验表明在CaO坩埚精炼过程中加Al脱氮有促进作用;加Ti则对脱氮有明显不利影响。提高熔炼真空度是促进脱氮的有力措施。     

Deoxidization of CuCr25 alloys prepared by vacuum induction melting

1　ＩＮＴＲＯＤＵＣＴＩＯＮＬｏｗ ｇａｓｃｏｎｔｅｎｔｉｓｔｈｅｂａｓｉｃｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｆｏｒＣｕＣｒ2 5ｃｏｎｔａｃｔｍａｔｅｒｉａｌｉｎｖａｃｕｕｍｉｎｔｅｒｒｕｐｔｅｒｓ.Ｂｅ ｃａｕｓｅｔｈｅｒｅｌｅａｓｅｄｇａｓｄｕｒｉｎｇｃｕｒｒｅｎｔｉｎｔｅｒｒｕｐｔｉｏｎｃｏｕｌｄｉｎｄｕｃｅｉｎｔｅｒｒｕｐｔｉｎｇｆａｉｌｕｒｅ[1] .Ｓｏｔｈｅｏｘｙｇｅｎｃｏｎｔｅｎｔｍｕｓｔｂｅｌｏｗｅｒｔｈａｎ 0 .0 5% ,ａｎｄｎｉｔｒｏｇｅｎｃｏｎｔｅｎｔｍｕｓｔｂｅｌｏｗｅｒｔｈａｎ 0 .0 0 5%ａｃｃ…     

真空感应重熔GH3625合金纯净化研究

为进一步降低GH3625母合金中的氧、氮、硫含量,分别进行了高真空不加钙和高真空加钙2种工艺下的真空感应重熔实验,研究了高真空感应重熔精炼对合金成分和去除杂质元素氧、氮、硫的作用。结果表明:高真空感应重熔元素挥发烧损和富化均控制在标准成分范围;单纯高真空感应重熔时,合金中的氧通过C-O反应脱除,可脱氧至10μg/g,氮分压降低使氮含量脱至70μg/g,但在去硫方面无明显作用;高真空加0.5%钙作净化剂重熔时,Ca-O反应以及Ca与Al_2O_3坩埚内壁反应可实现深度脱氧,通过Ca-S反应使合金中硫含量显著降低,然而氮含量降低程度有限,其含量远高于氮在GH3625合金中的溶解度。采用Al_2O_3坩埚,选择高真空熔炼工艺及适量钙的加入,可使氧、氮、硫含量分别降低到6、60、9μg/g。     

Interaction mechanism between niobium-silicide-based alloy melt and Y2O3 refractory crucible in vacuum induction melting process

The Y2O3 crucibles were introduced in the study as an alternative to the traditional ceramic ones in vacuum induction melting of multi-component Nb-16Si-22Ti-2Al-2Hf-17Cr (at.%) alloys, to reveal the possible interactions between the alloy melt and the refractory crucible. Multiple melting time lengths and two cooling schemes were designed and used for the experiments. The chemical composition and microstructure of the tested alloy and the melt-crucible interaction were investigated and evaluated. In the experiments, Y2O3 crucible displays good physical-chemical compatibility. The results indicate that the increment of O element in the as-cast ingot is 0.03at.%-0.04at.% (72-97 ppm) and the increment of Y element is very insignificant. The key features of the alloy melt interacting with Y2O3 ceramics are analyzed and concluded in the paper. As a result of the dissolution reaction xY2O3 (in molten alloy) + (1-x)HfO2 (impurity) →Hf1-x Y2x O2-x, a continuous double-layer solid film consisted of HfO2 solid solution (～2 pm) and pure RfO2 (～5 pm) is formed on the surface of the test ingot after cooled down in the crucible. The experimental results show that the Y2O3 crucible is applicable to the vacuum induction melting of NbSi based alloys.     

BaZrO3/Y2O3复合耐火材料制备及其与TiAl合金界面反应研究

使用电熔BaZrO₃耐火材料和Y₂O₃耐火材料复合,在1650℃保温24h烧制成坩埚,感应熔炼制备TiAl合金。通过X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)结合能谱仪(EDS)、电感耦合等离子体原子发射光谱法(ICP-AES)和氧/氮分析仪等手段分析了复合坩埚耐火材料相结构和显微结构,研究了复合耐火材料坩埚与TiAl合金熔体界面反应。结果表明,复合坩埚耐火材料由Zr固溶Y₂O₃和Y掺杂BaZrO₃两相组成,Y₂O₃的引入提高了电熔BaZrO₃耐火材料稳定性。熔解侵蚀作用是复合坩埚耐火材料与TiAl合金熔体界面作用机制,但游离Al_2O_3仍会与分解的BaO反应生成BaAl₂O₄附着在坩埚内壁;熔炼制备TiAl合金锭中氧含量仅为0.0986%(质量分数),与理论计算值相一致,且符合工业用TiAl合金铸锭用氧含量标准,表明了电熔BaZrO₃/Y₂O₃是一种极有潜力的TiAl合金感应熔炼制备用耐火材料。     

Microstructure and mechanical properties of cast Ti-47Al-2Cr-2Nb alloy melted in various crucibles

The main factors limiting the mass production of TiAl-based components are the high reactivity of TiAl-based alloys with the crucible or mould at high temperature.In this work,various crucibles (e.g.CaO,Y2O3 ceramic crucibles and water-cooled copper crucible) were used to fabricate the Ti-47Al-2Cr-2Nb alloy in a vacuum induction furnace.The effects of crucible materials and melting parameters on the microstructure and mechanical properties of the alloy were analyzed by means of microstructure observation,chemical analysis,tensile test and fracture surface observation.The possibilities of melting TiAl alloys in crucibles made of CaO and Y2O3 refractory materials were also discussed.     

Y2O3-MgO纳米复相红外透明陶瓷制备及其性能研究

以商用Y2O3、MgO纳米粉体为原料,通过球磨混合方法制备了不同Y2O3/MgO配比的Y2O3-MgO纳米复合粉体,使用X射线衍射、扫描电镜、能量色散谱等表征手段对制备粉体的晶体结构、形貌、成分以及均匀性进行了表征。然后采用热压烧结方法制备Y2O3-MgO复相红外透明陶瓷,使用红外光谱仪、维氏硬度计等测试设备对复相透明陶瓷的光学和力学性能进行了分析。重点研究了粉体配比、热压温度、保温和保压时间等关键制备参数对Y2O3-MgO复相红外透明陶瓷晶粒尺度、致密化程度、光学及力学性能的影响。并通过调控粉体制备工艺和热压烧结工艺,制备出了红外透过率达到~80%的Y2O3-MgO复相红外透明陶瓷。同时在Y2O3:Mg0=1:1时,该复相陶瓷的硬度达到了12.3 GPa。     

AlCoCrFeNiTi_(0.5)高熵合金的高温氧化行为

采用水冷铜坩埚真空感应悬浮熔炼法制备AlCoCrFeNiTi_(0.5)多主元高熵合金,研究合金在800、900、1000和1100℃下的高温氧化行为,采用XRD,SEM及EDS对氧化膜的成分及形貌进行了分析,探索了合金的氧化机制。结果表明,合金的氧化动力学曲线在800和900℃时近似遵循六次方抛物线规律,在1000和1100℃时近似遵循四次方抛物线规律。合金具有优异的抗氧化性,在800、900和1100℃下为抗氧化级别,而在1000℃下为完全抗氧化级别。合金的氧化主要发生在枝晶间和共晶区,呈岛状团聚堆叠生长,1100℃氧化时该区域的氧化物发生明显剥落,氧化产物主要是TiO_2、Fe_2TiO_5和FeCr_2O_4等;而枝晶相的氧化产物较单一,1000℃及以下温度氧化时为弥散分布的Al_2O_3颗粒,1100℃氧化时为致密的Al_2O_3氧化层。高温氧化后,合金基体相结构稳定,未出现软化现象。     

Solid State Reaction of Ir with SiC and Ir with Y2O3

研究了难熔金属铱与SiC及铱与Y2O3的固相反应,采用金属间化合物的标准生成吉布斯自由能等于标准形成焓的方法计算固相反应热力学,采用电子分布与晶体结构之间相关的Engel理论分析了铱与Y2O3的固相反应机制。结果表明,铱与SiC在1000℃开始反应生成Ir3Si和石墨,随着反应温度升高,Ir3Si与SiC进一步反应生成更高熔点的IrSi,当反应温度为1400℃时,固相反应产物为IrSi和石墨。在1800℃的还原性碳气氛下,铱与Y2O3能够发生固相反应生成Ir2Y和CO,Ir外围电子层失去电子形成d5sp2排布,Y外围电子层得到电子形成d3sp排布,成键电子数目由17个增加至21个,导致Ir-Y键能大于Y-O键能。