镍基合金中非金属夹杂物研究

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1、硕十学位论文摘要随着科学技术和工业生产的日益发展，特别是航空、航天、导弹和电子工业技术等行业的飞速发展，对镍基合金的需求日益增大。由于目前国内生产的镍基合金大多质量无法与国外产品相媲美，因此每年需要进口大量的镍基合金产品(主要是镍基合金丝、板、片、带及箔材)。这些产品对合金中非金属夹杂物的要求较高，这也正是国内产品质量较差的主要原因之一。因此，本课题重点对镍基功能合金4J43和Cr20Ni80及镍基高温合金删900中的非金属夹杂物进行了详细研究。本课题采用自主研制的新型电解液对镍基合金中的非金属夹杂物进行萃取分离，并对萃取得到的夹

2、杂物进行总量计算及粒度分析。同时使用配有能谱的扫描电镜、电子探针、X射线衍射仪等分析仪器对夹杂物进行形貌观察和成分分析。镍基功能合金4J43和Cr20Ni80中的夹杂物主要为块状、条状和球形等，其主要组成相为TiN(TiNo．76)，以及由烈、Si、Ca、Mn、Fe等元素组成的简单化合物和复相化合物。两种合金中夹杂物的大小略有差异，Cr20Ni80中大尺寸夹杂物所占比例相对较大，但大部分夹杂物的尺寸仍<20岬。虽然两种功能合金中夹杂物的形状和组成较为相似，但同一形貌的夹杂物在不同合金中所占的比例及尺寸大小却各不相同。同样，同一元素

3、在两种合金的夹杂物中所占比例及与其它元素的结合方式也各有差异。采用不同于功能合金生产工艺生产的高温合金MAN900中的夹杂物组成则完全不同，主要为Cu3Ti30、Ni3Fe、Ni2M04C等，其夹杂物总量也明显高于功能合金。分析认为不同厂家采用的不同生产工艺是使合金中夹杂物含量不同的主要原因。本文以4J43合金为例，对钢液与夹杂物之间达成的平衡反应进行热力学分析。在合金化过程中，若不考虑钢液中溶解铝【A1】和Q『01对析出夹杂物的影响，当钢液反应达到平衡状态时，可能析出的夹杂物相主要为鳞石英(Si02)、蔷薇辉石(MnO·Si02

4、)、锰铝榴石(3MnO·A1203·3Si02)、锰尖晶石(MnO-舢203)和刚玉(A1203)。若考虑钢液中溶解铝L蜘和a『01对析出夹杂物的影响，钢液反应达到平衡时，当钢液中溶解铝【舢】<0。5×10曲时，析出的夹杂物主要为鳞石英(Si02)和蔷薇辉石(MnO·Si02)；当钢液中溶解铝【Al】在0．5×10由~2．5×10击之间时，析出的夹杂物主要为锰铝榴石(3MnO·A1203·3Si02)和锰尖晶石(MnO·A1203)；当钢液中溶解铝【砧】>2．5x10电时，析出的夹杂物以刚玉(A1203)为主。当钢液中氧活度af0

5、1>0．0090时，析出的夹杂物主要为鳞石英(Si02)和蔷薇辉石(MnO·Si02)；当钢液中氧活度af01在0．0045~o．0090之间时，析出的夹杂物主要为锰铝榴石(3MnO·A1203·3Si02)和锰尖晶石(MnO·A1203)；当钢液中氧活度旺【o】

6、uCtion，eSpeciallyfortheaViation，aerospace，guidedmissileandelectronicindustrialtec量lIlology．Therequire-mentsofNi-baSeda110ysareincreaLsed12urgely．Butthequalit)，ofNi-baSedalloyproducesinCllinacaIlltmatch谢thforeignproducts．SoweneedtoimportalargenumberofNi-baSedal-loyswhj

7、charemainlywiresandsoon．TheseproductshaVea11igherrequesttot11enon-meta-llicinclusionsttlatisⅥ，hythequal时oflocalproductsc肌notkeepupwimforeigIlproducts．Therefore，tllispaSsagestudyonthenon—metallicinclusionSinNi-baSed如nctionalloy4J43，Cr20Ni80andNi-basedheatalloyMAN900．We

8、extract110n—metallicinclusionsinNi-baSedalloysbyanewelectrol”ethatdeVelopbyourselves．Then，calculatethetotalconte：ntsofmeincl