隨著宇航、航空和電子工業(yè)技術(shù)的飛速發(fā)展,對鎳基合金質(zhì)量的要求日益嚴格,尤其是對鎳基合金中的精密合金線材,不僅要求其具有合格的化學(xué)成分和使用性能,而且要求其具有合格的內(nèi)在質(zhì)量與表面質(zhì)量。 在對某合金廠生產(chǎn)的鎳基合金線材進行質(zhì)量檢測的過程中發(fā)現(xiàn):存在于合金內(nèi)部的非金屬夾雜物是導(dǎo)致合金產(chǎn)品產(chǎn)生裂紋、斷絲的主要原因。 本文采用鋼包底吹氬和泡沫陶瓷過濾兩種脫氣除渣工藝試制生產(chǎn)了鎳基合金Cr20Ni35和4J43,并使用各種分析儀器對兩種工藝生產(chǎn)出的合金進行氣體元素和夾雜物含量的測定,研究兩種工藝對合金顯微組織和性能的影響。 針對鋼包底吹氬工藝,根據(jù)相似原理制作水模型進行實驗室模擬,測定氬氣流量等主要參數(shù)對工藝的影響,確定出Cr20Ni35合金和4J43合金底吹氬工藝的吹氬流量范圍。工業(yè)應(yīng)用結(jié)果表明:在合適的氬氣流量下,底吹氬工藝可以使合金中氧元素和夾雜物的含量得到較好控制。在Cr20Ni35合金底吹氬實驗中,當(dāng)吹氬量為3L/min時,合金中氧元素含量與未吹氬時相比分別下降36%和23%;夾雜物總量分別減少24%和18%。在4J43合金底吹氬實驗中,當(dāng)氬氣流量為5L/min時,合金中氧元素含量與未吹氬時相比下降51%,合金中夾雜物總量減少46%。吹氬后合金在室溫下的各項力學(xué)性能也得到一定程度的提高。 4J43合金泡沫陶瓷過濾工藝工業(yè)應(yīng)用結(jié)果表明:過濾工藝可以有效的去除合金中的夾雜物、提高合金在室溫下的力學(xué)性能。與未過濾時相比,過濾后合金中夾雜物總量減少48%,合金的抗拉強度提高11MPa,延伸率提高10%。 根據(jù)以上兩種工藝工業(yè)應(yīng)用的結(jié)果,采用吹氬+過濾工藝對該廠原有的合金生產(chǎn)工藝進行改進,并使用改進后的工藝試制生產(chǎn)了4J43合金。工業(yè)應(yīng)用結(jié)果表明:改進后的工藝在去除合金中氣體元素和夾雜物方面具有較好的穩(wěn)定性,可有效的減少合金中的氧元素和非金屬夾雜物,提高合金的各項性能。與該廠原有的電渣重熔工藝相比,改進后的吹氬+過濾工藝具有操作方便、易于控制、穩(wěn)定性好且成本低廉的特點。從工業(yè)應(yīng)用的角度講,使用吹氬+過濾工藝不但可以對合金起到穩(wěn)定的脫氣除渣效果,還可節(jié)約大量的經(jīng)濟成本,是較為理想的合金生產(chǎn)工藝。
【學(xué)位單位】：蘭州理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2009
【中圖分類】：TG146.15
【部分圖文】：

金是用來制作電子儀器和測量儀表以及其他工業(yè)裝置中的電阻元件、發(fā)元件的一種基礎(chǔ)材料。阻合金是以其電阻特性為主要技術(shù)指標的鎳基合金，一般要求它具有較阻值穩(wěn)定，電阻溫度系數(shù)小，加工性能好等特點。主要包括鎳基高電儀表用鎳基精密電阻合金、電阻應(yīng)變計用鎳基電阻合金及鎳基非晶態(tài)i系膨脹合金4J43途為生產(chǎn)杜美絲芯材的4J43屬于精密合金中的膨脹合金，其含鎳要為鐵。4J43合金占杜美絲復(fù)合材料的70~75%，由于其穩(wěn)定的低于電光源中用作玻璃封接材料，適合于生產(chǎn)真空電子產(chǎn)品和燈泡產(chǎn)品材料取代這種傳統(tǒng)的真空封接材料【‘6]。金4J43在380℃以下范圍內(nèi)具有穩(wěn)定的膨脹系數(shù)，我國精密合金標注方是精密合金中的第四類膨脹合金，屬Fe一Ni系的定膨脹合金。由Fe一i二1可知，4J43膨脹合金是穩(wěn)定的奧氏體組織，F(xiàn)e和Ni在組織中以無限固

脫氣除渣工藝對鎳基合金組織和性能的影響表面紊流，如圖3.2c)、d)所示。根據(jù)文獻[43}報道，在底吹氫工藝中，這種細小、連續(xù)均勻的小氣泡群最有利于合金液中夾雜物的去除。幼別忿勺幾刀價竺愁a)蜘 <0.IL/minb)0.2<必<0.5L加ine)仇 >l.OL/mind)Qm>l.OL/min圖3.2不同氨氣流量下氨氣泡的運動行為根據(jù)以上實驗結(jié)果，通過計算可知:對于Cr20Ni35和4J43合金其合適的吹氫流量應(yīng)介于3一7L/min之間。3.4.2不同氣體流量下混勻時間的測定攪拌功率是吹氫攪拌過程的關(guān)鍵。攪拌功率太小，達不到均勻合金液成分和溫度以及脫氧、脫硫的目的;攪拌功率太大則會引起卷渣、甚至噴濺。液體的混勻時間反映了合金液的攪拌功率。混勻時間越短，合金液的攪拌功率越大。在適當(dāng)?shù)臍怏w流量范圍內(nèi)，盡量的減小混勻時間，可加速合金液的流動狀態(tài)和循環(huán)速度，在一定程度上有利于提高底吹氫工藝的脫氣除渣效果。物理模擬中選擇氫氣流量介于0.1一3L/min之間的15組不同的氣體流量值，利用PH值法測定不同氣體流量下溶液混勻時間隨氫氣流量的變化情況。實驗結(jié)果如圖3.3所示。4540353O252O151O5D的\厄蓄矽照 0005， 0152刀氫氣流量/(L/.in 2530圖3.3混勻時間隨氨氣流量的變化曲線從圖中可以看出:在氣體流量和混勻時間的關(guān)系曲線上存在ZL/min這一臨界點。在該點之前

七 921.0~2.8七3.0之80七165013~15為避開鋼水沖擊區(qū)、提高透氣磚壽命，根據(jù)相關(guān)文獻132一]報道，將透氣磚放置在鋼包底1/2~1/3半徑處，透氣磚在鋼包中的位置如圖4.1所示，實物照片見圖4.2。由于鋼包體積小、溫降快，下注法需澆注完成24根鑄錠，要保證有足夠的澆注溫度和溫降時間。因此，考慮吹氫時間受到出鋼溫度及澆注溫度的限制，最終確定吹氫時間在1.smin以內(nèi)。圖4.1吹氖磚安裝示意圖圖4.2吹氛磚安裝實物照片在吹氫過程中，常出現(xiàn)的問題是:透氣磚邊緣處的包底侵蝕過快，多數(shù)原因是由于透氣磚的邊緣打結(jié)不實。因此，本實驗根據(jù)以往生產(chǎn)經(jīng)驗，選用帶座磚的整體式透氣磚，先打結(jié)好透氣磚邊緣

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本文編號：2827168