GH3625合金中的夾雜物及純凈化研究.pdf

1、高溫合金通常作為各類發(fā)動機和燃氣輪機中的關(guān)鍵服役材料，要求其具有優(yōu)異的冶金質(zhì)量，尤其要最大限度的控制材料中的微量有害雜質(zhì)元素(O、N、S)含量以及這些雜質(zhì)元素形成的非金屬夾雜物。因此，本文針對鑄態(tài)GH3625合金中的夾雜物和純凈化工藝進行了一系列研究：
　　利用JMatPro軟件計算GH3625合金的平衡相圖表明，當合金中含有氣體雜質(zhì)元素O、N時，在液相線溫度以上會形成以Al為主要元素的氧化物夾雜M2O3(Al2O3)，在固液兩相

2、區(qū)生成以Ti為主要元素的氮化物夾雜MN(TiN)，且非金屬夾雜物M2O3、MN的含量分別由O、N含量控制；其中非金屬夾雜物及一次碳化物的析出過程為：L+M2O3→L+M2O3+γ→L+M2O3+γ+MN→L+M2O3+γ+MN+MC(NbC)。
　　討論雙聯(lián)工藝熔煉GH3625合金各工藝階段合金錠合金成分、雜質(zhì)元素含量、鑄態(tài)組織發(fā)現(xiàn)，電渣重熔后合金成分更加均勻，合金錠頭尾及橫截面合金元素偏差小于±0.1％；S、O含量分別降低至10

3、、7ppm，脫除率分別為58%，59%；二次枝晶間距增大，NbC由顆粒狀變?yōu)闈h字體狀。各階段鑄錠中最主要的偏析元素為Nb，尤其是鑄錠心部枝晶間偏聚大量的NbC、Laves相。
　　非金屬夾雜物金相原位觀察和電解提取夾雜物分析共同表明，GH3625合金中的夾雜物主要為氮化物(Ti，Nb)N和復(fù)合型氧化物MgO·Al2O3尖晶石，尺寸在2～3μm之間；合金中的氮主要來源于冶煉原材料Cr、Mo；真空感應(yīng)熔煉時氧化物夾雜主要來源于MgO爐

4、襯材料，而電渣重熔時氧化物夾雜是由渣系組元進入合金基體而形成。
　　選用高真空感應(yīng)重熔精煉工藝在GH3625母合金的基礎(chǔ)上做進一步凈化處理表明，高真空感應(yīng)重熔時元素揮發(fā)燒損和富化均控制在標準成分范圍；單純高真空感應(yīng)重熔時，合金中的氧通過C-O反應(yīng)脫除，可脫氧至10ppm，氮分壓降低使氮含量脫至70ppm，但在去硫方面無明顯作用；高真空加0.5%鈣作凈化劑重熔時，Ca-O反應(yīng)以及Ca與Al2O3坩堝內(nèi)壁反應(yīng)可實現(xiàn)深度脫氧，通過Ca-