电子束熔炼新型Ni-Co基高温合金过程中合金元素的挥发行为及熔池温度计算

本工作采用电子束熔炼方法制备了新型Ni-Co基高温合金,对熔炼后铸锭的显微组织、成分、合金元素挥发行为以及熔池表面温度分布进行了研究。结果表明,随着熔炼功率的增加,铸锭的显微组织越来越细,质量损失越来越大。熔炼后Cr和Al的质量分数下降,其余元素质量分数上升。在相同温度下,纯元素Al的饱和蒸气压最大,W的饱和蒸汽压最小。将熔体系统简化为Ni-Cr-Co三元合金模型来研究其挥发行为,合金元素的活度系数和活度可采用Miedema模型预测,Ti、Mo、W元素的理论挥发速率很小,挥发损失基本可以忽略不计。Al元素的挥发速率通过引入活度系数补偿因子计算。熔炼功率为10 kW、12 kW、14 kW时熔池的平均温度分别为1 863.6 K、1 890.6 K和1 904.3 K,对应的熔池最高温度分别为2 368.1 K、2 402.4 K、2 419.8 K。     

Ti-13Nb-13Zr钛合金var熔炼各组元挥发趋势分析

基于活度系数计算模型和控制传质系数计算模型,从热力学角度分析Ti-13Nb-13Zr合金熔体中各组元的饱和蒸气压以及熔炼过程中各组元的挥发趋势。结果表明,合金中各组元的挥发损失速率不一,使得熔炼前后合金的成分出现了变化,合理的降低熔体的温度和提高真空室中的压力可以减小熔炼过后合金成分的变化,本结果也为Ti-13Nb-13Zr合金VAR熔炼合金成分的控制提供理论指导。     

电子束冷床熔炼TC4合金研究进展

电子束冷床熔炼工艺作为一种新型熔炼技术,可应用于生产航空发动机用优质钛合金及回收残钛。本文综述了电子束冷床熔炼TC4合金研究进展。     

Ti-13Al-29Nb-2.5MoISM过程中Al元素的挥发损失速率

借助于Kohler三元溶液模型和Miedema二元溶液生长热模型 ,计算了Ti -1 3Al -2 9Nb -2 .5Mo合金中Ti、Al及Nb组元的活度系数 ,并在此基础上计算了合金中组元的平衡分压及Al元素的挥发损失速率 .结果表明 ,组元的活度系数、平衡分压及Al元素的挥发损失速率均随温度的升高而增大 .存在一个临界外压 (约为 1 3 3Pa) ,当外压大于此值 ,挥发损失速率急剧减小并趋于一稳定值 .这给合金熔炼过程中合金成分控制提供了理论指导 .     

电子束熔炼工艺对Ta铸锭表面质量的影响

本文通过固定熔速调整功率的试验,研究了电子束熔炼工艺对Φ100mm钽锭的表面质量影响。试验结果表明:熔炼速度一定时,熔炼功率减小,比电能减少,钽铸锭表面易生成冷隔、夹生等缺陷;熔炼功率过大,熔池温度过高导致过热过熔,对产品的结晶组织不利甚至产生严重的金属瘤疤;当电子束熔炼炉的真空度为2×10-2Pa,熔炼速度30kg/h,熔炼功率为160k W,冷却时间4h时,有利于杂质元素的扩散和挥发,钽铸锭提纯效果好。     

电子束熔炼去除冶金级硅中磷、铝、钙的研究

采用电子束熔炼方法提纯了冶金级硅材料。实验结果表明随熔炼时间延长,硅中挥发性杂质元素P、Al、Ca的含量逐渐降低。熔炼40min后,硅中P含量可以降至2.2×10-5%(质量分数);Al、Ca的最低含量为8.5×10-5%和1.5×10-4%(质量分数)。P、Al、Ca的挥发去除为一阶反应过程,反应速率常数分别为0.11、0.12和0.13min-1。     

Ti-5Al-2.5Sn合金冷坩埚感应熔炼过程中Al和Sn元素的挥发研究

利用所建立的模型研究了Ti-5Al-2.5Sn合金感应凝壳熔炼(ISM)过程中Al、Sn元素的挥发控制方式,并在此基础上研究了熔体温度和真空室压力对Al、Sn挥发速率的影响.结果表明,实际熔炼条件下Al、Sn的挥发都由界面挥发反应单一控制,真空室压力对挥发速率的影响具有明显的临界值,当压力低于此临界值时,挥发速率几乎没有什么变化,而当压力高于此值时,挥发速率迅速降低.     

电子束熔炼冶金级硅除铝研究

采用电子束熔炼工艺提纯了冶金级硅材料。硅中重要杂质元素Al在制备铸锭中的分布不均匀,呈现出由底部到顶部、由边缘到中心的富集趋势。铸锭边缘部位的杂质Al含量最低,已经低于ICP-AES的探测极限(1×10~(-5)%)。对杂质Al的挥发去除过程进行了理论分析。由Langmuir方程和Henry定律导出了杂质Al的去除率与熔体表面温度、熔炼时间的关系式,该关系式表明杂质Al的去除率会随着熔体表面温度升高、熔炼时间延长而增加,其理论计算值与实测结果符合的较好。     

电子束熔炼钒合金动态压缩实验及细观分析

本文利用霍普金森压杆(SHPB)进行了动态压缩实验,获得了电子束熔炼钒合金V-5Cr-5Ti的动态压缩应力应变曲线。采用应变冻结的方法,对材料进行不同变形量的动态加载,并对加载后的试件进行观察,研究不同变形范围下材料的细观变形机制,考察变形量对变形机制的影响,并与电弧熔炼钒合金的细观变形机制进行了比较。结果表明:当动态压缩应变率为3600s-1时,电子束熔炼钒合金的流变应力约为700MPa;该材料在常温下的塑性变形机制为位错滑移。     

钛合金电子束冷床熔炼时TiN的去除和Al的挥发损失控制

在生产洁净、无偏析的优质钛铸锭方面,EBCHM技术近20年来发展迅速.利用其单独设置的冷床和夹杂粒子与钛液的密度差,EBCHM炉的除杂能力,特别是消除LDI和HDI的能力得到了公认.研究证明,TiN粒子的溶解速率不仅与其密度和直径有关,而且也与熔池温度、滞留时间及熔体的流动性有关;要保证TiN粒子溶解,应尽可能提高熔池温度,增加熔体在冷床中的滞留时间.另一方面,随着熔池温度的升高和熔体滞留时间的延长,钛合金中Al等高蒸气压元素的挥发损失的增加,也成为必须研究和解决的问题.对此,不仅有工艺上的研究,也有数值模拟,并在这两方面得出了较为一致的结果.     

真空感应熔炼TiAl基合金中熔体流场的研究

利用计算机模拟研究真空感应熔炼TiAl基合金过程中输入频率和功率对熔体流场的影响。以Ti45Al8Nb0.8B为实验原料进行模拟,结果表明,输入频率和功率仅影响流速的大小,而不改变熔体内流场分布。当输入频率一定,伴随着输入功率的增加,熔体流速明显增加;当输入功率一定,频率越高流速越小。为了验证模拟结果的可信度,实验测量了不同功率和频率下对应的熔体驼峰高度。经比较,发现模拟和实际测量驼峰高度相当,并且随着输入频率和功率的变化表现出相同的规律性,模拟结果可信。     

化工防腐用Ta40Nb合金板材加工工艺研究

用电子束熔炼得到Ta40Nb合金铸锭,研究了Ta40Nb合金的锻造和热处理工艺,结果表明,采用"轴向镦粗径向拔长+三向循环镦粗拔长"锻造工艺、"大加工率"的开坯轧制工艺,能更充分破碎Ta40Nb合金铸态组织,合金板材具有细小均匀的等轴晶。Ta40Nb合金板材成品处理采用1 200℃×90 min热处理工艺制度,能使材料最终获得均匀、细小的等轴晶组织,晶粒度达到8级以上。     

Ti-6Al-3Nb-2Zr-1Mo合金室温压缩蠕变行为及位错类型研究

研究Ti-6Al-3Nb-2Zr-1Mo合金在不同外加应力下的室温压缩蠕变行为,拟合了蠕变曲线,计算出蠕变发生第二阶段的临界值,并对不同应力水平压缩后的合金显微组织进行TEM观察,研究其位错滑移类型。结果表明：室温条件下,Ti-6Al-3Nb-2Zr-1Mo合金压缩蠕变-时间曲线符合时间强化指数模型,该合金发生蠕变第二阶段的临界值为518 MPa,这为深海装备的安全设计提供了依据。Ti-6Al-3Nb-2Zr-1Mo合金室温压缩蠕变机制主要是位错滑移,其中基面滑移最容易启动,其次是柱面滑移和锥面滑移。结合微观组织分析与蠕变曲线可以判断锥面滑移对蠕变有较大贡献。     

LiCl溶液真空蒸发过程的实验研究

对LiCl溶液在真空状态下的蒸发过程进行研究,为温湿度独立控制空调系统的应用奠定理论基础和技术支持,对保证空气品质、节能减排等的发展都具有重要意义。具体的研究是以单位时间内单位体积LiCl溶液的平均水分蒸发量为评价指标,从当量厚度和传热温差两个方面,对不同真空度条件下,分别使用球形蒸发瓶和锥形蒸发瓶进行实验。结果表明:蒸发瓶的结构对溶液再生过程有一定的影响,且当量厚度和再生压力对LiCl溶液的真空蒸发再生过程的影响趋势不是单调的。     

真空熔结镍基合金涂层的组织结构及其高温磨损特性

研究了一种真空熔结镍基合金涂层的组织结构及其于摩擦滑动磨损特性。结果表明,镍基合金涂层中的析出相主要有硼化物,碳化物起强化作用,硅化物改善涂层熔结过程中的工艺性能。涂层磨损的主要方式是微犁削,因镍基合金涂层具有较高的高温硬度,高温下具有良好的抗菌性能,磨损过程中在磨损表面覆盖的氧化物层对涂层起到保护和减磨作用。     

LD7铝合金热变形研究

在Gleeble-1500热模拟机上对LD7铝合金进行等温热变形实验,变形温度为300～500℃,应变速率为0.01～10s-1,研究其热变形的流变应力行为、显微组织及软化机制.结果表明LD7铝合金真应力-真应变曲线表现出动态回复特征,在应变速率ε=1.0s-1,变形温度高于420℃时,应力出现锯齿波动,表现出不连续动态再结晶特征.合金在压缩过程中主要软化机制为动态回复,同时也存在动态再结晶.变形后晶粒尺寸随变形温度升高而增大,随变形速率增加而减小.     

真空感应炉熔炼Fe-Cr-Al合金Al含量控制工艺

研究了150 kg真空感应炉熔炼Fe-Cr-Al合金Al含量控制工艺。设计了四个熔炼方案, 研究了Al合金加入前炉内压力及钢液温度、随炉C加入量、Fe-Cr-Al合金返回料的使用对Al收得率的影响。结果表明, 随炉C量为0.01%且Al在炉内压力为30 Pa、钢液温度为1500℃的条件下加入收得率可达97.4%;全Fe-Cr-Al合金返回料熔炼, 返回料中Al收得率可达95.6%。     

铝合金熔体净化的研究

论述了国内外铝合金熔体净化工艺和净化剂的研究现状,并简要介绍了我国铝合金净化的行业现状,指出现有工艺应用和研究的不足.提出了铝熔体提高净化效果的主要途径及发展方向为:在设备方面,应努力实现国产化,提高普及率,从而提高我国铝合金行业的整体净化水平;在铝熔体净化剂的发展方面,集净化、覆盖、精炼于一体的多功能绿色新型无污染熔剂及净化机理的研究是今后的努力方向.