脱气除渣工艺对镍基合金组织和性能的影响

作     者：张燕 zhangyan

作者单位：兰州理工大学 

学位级别：硕士

导师姓名：刘天佐

授予年度：2009年

学科分类：08[工学] 080502[工学-材料学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 

主      题：钢包底吹氩工艺 氩气流量 泡沫陶瓷过滤工艺 夹杂物含量 力学性能 

摘      要：随着宇航、航空和电子工业技术的飞速发展,对镍基合金质量的要求日益严格,尤其是对镍基合金中的精密合金线材,不仅要求其具有合格的化学成分和使用性能,而且要求其具有合格的内在质量与表面质量。 在对某合金厂生产的镍基合金线材进行质量检测的过程中发现:存在于合金内部的非金属夹杂物是导致合金产品产生裂纹、断丝的主要原因。 本文采用钢包底吹氩和泡沫陶瓷过滤两种脱气除渣工艺试制生产了镍基合金Cr20Ni35和4J43,并使用各种分析仪器对两种工艺生产出的合金进行气体元素和夹杂物含量的测定,研究两种工艺对合金显微组织和性能的影响。 针对钢包底吹氩工艺,根据相似原理制作水模型进行实验室模拟,测定氩气流量等主要参数对工艺的影响,确定出Cr20Ni35合金和4J43合金底吹氩工艺的吹氩流量范围。工业应用结果表明:在合适的氩气流量下,底吹氩工艺可以使合金中氧元素和夹杂物的含量得到较好控制。在Cr20Ni35合金底吹氩实验中,当吹氩量为3L/min时,合金中氧元素含量与未吹氩时相比分别下降36%和23%;夹杂物总量分别减少24%和18%。在4J43合金底吹氩实验中,当氩气流量为5L/min时,合金中氧元素含量与未吹氩时相比下降51%,合金中夹杂物总量减少46%。吹氩后合金在室温下的各项力学性能也得到一定程度的提高。 4J43合金泡沫陶瓷过滤工艺工业应用结果表明:过滤工艺可以有效的去除合金中的夹杂物、提高合金在室温下的力学性能。与未过滤时相比,过滤后合金中夹杂物总量减少48%,合金的抗拉强度提高11MPa,延伸率提高10%。 根据以上两种工艺工业应用的结果,采用吹氩+过滤工艺对该厂原有的合金生产工艺进行改进,并使用改进后的工艺试制生产了4J43合金。工业应用结果表明:改进后的工艺在去除合金中气体元素和夹杂物方面具有较好的稳定性,可有效的减少合金中的氧元素和非金属夹杂物,提高合金的各项性能。与该厂原有的电渣重熔工艺相比,改进后的吹氩+过滤工艺具有操作方便、易于控制、稳定性好且成本低廉的特点。从工业应用的角度讲,使用吹氩+过滤工艺不但可以对合金起到稳定的脱气除渣效果,还可节约大量的经济成本,是较为理想的合金生产工艺。