回炉料对K441合金性能及杂质元素含量的影响

通过采用真空感应熔炼法,对K441合金回炉料进行了四次熔炼,研究了回炉料对K441合金持久寿命、力学性能、杂质元素含量及微观组织形貌的影响.结果表明,经过四次回炉熔炼后合金的持久性能均满足标准的要求.合金的抗拉强度及塑性与新料合金相比变化幅度不大,但第四次回炉料合金的抗拉强度较高,这主要是由于Si元素的固溶强化作用所致.随回炉料合金回炉次数的增加,合金中的S元素含量降低,Mn含量变化幅度不大,P、Si元素含量增加.合金微观组织形貌观察表明,新料合金与回炉料合金中的碳化物均沿晶界分布,新料合金中晶粒内也存在部分碳化物.回炉料合金中的晶界存在杂质增加的现象.新料合金及回炉料合金中的γ'相数量相当,含量都较少,经多次回炉熔炼后合金中的γ'相尺寸减小.     

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.     

返回料添加比例对K414合金成分及力学性能的影响

通过采用30％、50％和70％三种返回料添加比例进行K414合金的熔炼,并对合金进行化学成分分析、力学性能测定和微观组织形貌观察.结果表明:随返回料添加比例增加,合金中C、S含量略有降低,O含量变化不大,N、Si含量随返回料添加比例的增大而增加.细小夹渣在合金凝固期间可作为形核质点,提高了凝固过程中的形核率,随返回料添加比例的增加,合金室温瞬时强度、塑性及冲击韧性有所增加.不同比例返回料合金在600℃、590 MPa条件下合金的持久性能富裕度较大,均能够满足合金的技术要求.600℃条件下随返回料添加比例增加,合金的高温瞬时强度无明显变化,伸长率略有降低.返回料合金与新料合金组织形貌差别不大,随返回料添加比例增加,合金中的碳化物数量略有降低,碳化物尺寸略有增大,合金晶界宽度没有明显变化.     

元素B对DZ417G合金组织性能的影响

为研究合金化元素B对DZ417G合金力学性能及微观组织的影响,制备了不同B含量的合金,并进行力学性能测试和微观组织形貌观察。结果表明:随着B含量增加,DZ417G合金900℃的抗拉强度和屈服强度均有所降低,塑性先降低后升高。980℃、216 MPa条件下,合金的持久寿命随B含量的提高而降低,760℃、725 MPa条件下,随B含量的提高合金的持久寿命变化不大。随合金中B含量的提高,合金中晶界区域析出碳硼化物数量增加,当合金中的B含量达到0.02%时,在共晶相周边可以观察到珠状硼化物共晶组织。经热处理后合金中γ′相由细小γ′相和粗大的γ′相组成。     

返回次数对镍基K4169合金组织及性能的影响

采用50%返回料+50%新料的新工艺熔炼镍基K4169合金,进行了4次返回料的熔炼试验。采用金相显微镜及扫描电镜对新料合金及返回料合金的微观形貌进行了观察,用直读光谱仪对不同返回次数的合金进行了化学成分分析、对其力学和持久性能进行测试,研究了返回料熔炼对合金化学成分、微观组织及力学性能的影响。结果表明:随返回次数增加,化学成分无明显变化,合金的气体含量略呈下降趋势且总含量低于40×10-6,返回料冶炼过程中可不添加B和Zr。K4169合金凝固组织为典型枝晶结构,返回料对K4169合金的铸态枝晶组织没有明显影响。MC型碳化物及Laves相在热处理过程中部分分解,析出针片状δ相,在所有元素中,Nb的偏析最为严重,通过适当延长固溶处理时间可提高元素Nb的分布均匀性和抑制δ相的生成。返回料合金的室温拉伸强度及屈服强度随返回次数增加略有增加,合金的持久寿命较新料合金略有降低,但均明显超过现有技术标准规定的要求。熔炼的返回料合金具有良好的中温塑性,总体上与新料的质量水平相当。返回料合金的铸造性能与新料相当,可以代替新料用于铸件生产。     

浇注温度对K424合金疏松影响的数值模拟

为确定浇注温度对K424合金成型试棒中疏松数量的影响,采用数值模拟技术对成型试棒的凝固过程进行模拟,并进行了实际浇注验证,对浇注出的试棒采用扫描电镜及光学显微镜进行疏松观察。研究结果表明,成型试棒模组的凝固顺序由试棒的中心开始,向两端凝固,最后在模组的中间柱管及上下圆盘交接处凝固结束。采用1 380~1 390℃浇注获得的试棒中的疏松数量较少,而1 410~1 420℃浇注试样中的疏松数量较多。采用晶粒细化剂对型壳表面进行处理,能够有效增加晶粒形核数量,加速试棒中间段区域的凝固,降低合金中的疏松数量。     

V对DZ417G合金组织性能的影响

为掌握合金化元素v对DZ417G合金力学性能及微观组织的影响,熔炼出具有不同V元素含量的合金,并进行了力学性能测试和微观组织形貌观察.结果表明,随着V含量增加,DZ417G合金的高温断裂强度和塑性均有所提高.测定结果表明,760℃、725 MPa条件下,随V元素含量的提高合金的持久寿命增大,由90 h提高至245 h.对DZ417G合金微观组织观察表明,随合金中V含量的提高,合金中共晶相数量增加,合金中的碳化物析出数量增加,分散程度增大,合金中的碳化物组织变得更加细小.经热处理后,合金中枝晶干处γ’相为细小立方体型γ’相.     

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。     

返回熔炼对K414合金组织及性能的影响

采用100％的返回料熔炼镍基K414合金并进行了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力学性能,并对合金的微观组织进行了观察.结果表明:随返回次数增加,合金中的主要成分无明显波动、气体含量未出现明显增加,返回料熔炼过程中可不添加B、Ce元素;返回料合金与新料合金的组织形貌无明显差别;返回料合金的室温强度有所降低,断后伸长率有所增加,冲击韧度略高于新料;合金在600℃条件下的抗拉强度有所增加,断面收缩率略有所下降,合金的持久寿命较新料合金略有降低,但均明显超出标准规定的要求.熔炼的返回料合金与新料质量水平相当.