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Inconel625因科鎳合金鎳基高溫合金耐腐蝕合金凝固組織和力學(xué)性能受電磁場(chǎng)的影響
發(fā)布人：上海艾荔艾金屬材料有限公司bt990.com.cn
更新時(shí)間：2014-05-15
Inconel625合金具有良好的力學(xué)性能、加工性能和耐腐燭、抗氧化性能，廣泛應(yīng)用于制造航空發(fā)動(dòng)機(jī)零部件、宇航結(jié)構(gòu)部件和化工設(shè)備。
Inconel625合金具有良好的力學(xué)性能、加工性能和耐腐燭、抗氧化性能，廣泛應(yīng)用于制造航空發(fā)動(dòng)機(jī)零部件、宇航結(jié)構(gòu)部件和化工設(shè)備。由于該合金中Al和Ti含量低，通常不考慮作為時(shí)效硬化合金使用，因此其凝固組織對(duì)合金的使用性能具有重要影響。該合金中3%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）以上難熔元素Nb的添加，雖然以固溶強(qiáng)化方式提高了材料的強(qiáng)度，但卻增大了凝固過(guò)程合金的固液兩相溫度區(qū)間，加重了Nb、Mo等元素向枝晶間富集程度，增加了含有Laves相的共晶狀凝固組織（γ＋Laves）組分，嚴(yán)重時(shí)甚至形成黑斑等宏觀缺陷，為熱加工及使用過(guò)程中萌生裂紋埋下隱患。實(shí)際上，工程當(dāng)中往往需要較大截面的高溫合金錠，其冷卻速度慢、凝固時(shí)間長(zhǎng)，不但加重了這種偏析，而且常伴隨晶粒粗大、中心縮孔等問(wèn)題，嚴(yán)重影響材料利用率和產(chǎn)品合格率。
科研人員通過(guò)在Inconel625合金凝固過(guò)程中施加不同強(qiáng)度的電磁場(chǎng)，研究電磁場(chǎng)參數(shù)變化對(duì)合金晶粒度、元素偏析的影響規(guī)律。
實(shí)驗(yàn)選用的Inconel625合金錠取自經(jīng)過(guò)真空感應(yīng)熔煉加電渣重熔的合金錠。將合金錠切割成幾等份，在內(nèi)徑為45mm的Al2O3坩堝內(nèi)感應(yīng)重熔后，置于型號(hào)為UJI/ST-15252線性攪拌器中進(jìn)行正交凝固實(shí)驗(yàn)，所選用的輸入電流強(qiáng)度分別為100、200和300A，頻率為2、5和8Hz。凝固后合金棒沿直徑方向剖開，經(jīng)研磨拋光和腐蝕后進(jìn)行合金樹枝晶形貌、析出相組織觀察。每個(gè)合金棒樣品在Leica?5000M金相顯微鏡下連續(xù)拍攝20張照片，用Image軟件進(jìn)行枝晶間共晶組織含量的統(tǒng)計(jì)。每個(gè)合金棒切取3個(gè)拉伸試樣，在萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行室溫拉伸實(shí)驗(yàn)，利用附帶掃描電鏡進(jìn)行元素偏析分析及斷口形貌觀察。試驗(yàn)結(jié)果表明：
（1）電磁場(chǎng)作用于Inconel625合金的凝固過(guò)程可顯著細(xì)化合金晶粒度，施加電磁場(chǎng)后合金晶粒尺寸是未施加電磁場(chǎng)時(shí)的1/5～1/4。
（2）當(dāng)凝固過(guò)程中施加不合理的電磁場(chǎng)參數(shù)時(shí)，會(huì)加劇Nb、Mo元索在枝晶間的偏析，導(dǎo)致合金在凝固末端生成更多的Laves相，增加共晶組織含量。攪拌電流越大，枝晶偏析越嚴(yán)重，電流頻率增加，枝晶偏析程度降低。
（3）電磁場(chǎng)作用下凝固后Inconel625合金晶粒明顯細(xì)化，屈服強(qiáng)度增加30%以上，且合金的晶粒尺寸和屈服強(qiáng)度符合Hall-Petch關(guān)系式，而電磁場(chǎng)作用下共晶組織的增加導(dǎo)致合金拉伸塑性明顯下降。
（4）合理選取電磁場(chǎng)參數(shù)，可最大程度地控制Laves相數(shù)量，同時(shí)細(xì)化晶粒。當(dāng)施加電磁場(chǎng)的電流強(qiáng)度為100A，頻率為8Hz時(shí)，合金凝固后具有最佳室溫強(qiáng)度和塑性。
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