鎳基高溫合金具有優(yōu)異的熱硬性、熱疲勞性、抗蠕變疲勞特性、熱穩(wěn)定性及耐腐蝕性能夠應用于極端高溫的環(huán)境中,在渦扇發(fā)動機的熱端部件中有著廣泛應用。大多數(shù)的高溫合金都采用真空感應熔煉方式進行一次熔煉。很多種高溫合金中都以Ni、Cr及Co三種元素為主元素,W作為一種強化元素在高溫合金中應用廣泛。Ni、Cr和Co單質(zhì)隨著純度的提高,價格越來越貴,運用電子束提純Ni-Cr-Co三元合金代替高純度的Ni、Cr、Co單質(zhì)應用于熔煉中,可以降低熔煉的成本,電子束具有很強的提純合金的能力,但是對于電子束精煉提純過程中元素的揮發(fā)性為研究較少;W為熔點最高的元素,在熔煉過程中,會極大地提高熔煉難度,且容易發(fā)生W元素偏聚、成分分布不均勻的現(xiàn)象,合金鑄錠的冶金質(zhì)量較差、熔煉成本高。基于上述這些問題,本論文通過電子束制備提純Ni-Cr-Co三元合金,分析精煉過程中Ni、Cr和Co元素的揮發(fā)性為,包括合金成分的變化、元素的揮發(fā)速率、熔體表面的平均溫度以及質(zhì)量損失率等。并對電子束精煉FGH4096母合金的元素質(zhì)量分數(shù)變化進行預測。通過電子束制備Ni-W合金,運用Ni-W合金代替W,應用于電子束單聯(lián)制備FGH4096母合金,對FGH4096母合金鑄錠的主成分、顯微組織以及宏觀元素分布進行檢測分析。通過實驗結果分析得到結論:電子束精煉Ni-Cr-Co三元合金過程中,Ni元素的質(zhì)量分數(shù)增大,Cr元素的質(zhì)量分數(shù)減小,Co元素的質(zhì)量分數(shù)變化不大。與Ni和Co相比,Cr元素的質(zhì)量損失最大,是精煉過程中需要被控制的元素;在15kW的電子束精煉功率下,精煉過程中熔體表面的平均溫度為1980.4K。利用該溫度計算得到的Ni、Cr和Co三種元素在電子束精煉過程中的質(zhì)量損失率與實驗結果符合較好;通過Ni-Cr-Co三元合金的揮發(fā)規(guī)律,對FGH4096母合金電子束精煉過程中Ni、Cr、Co三種元素的質(zhì)量分數(shù)變化進行了準確的預測,理論計算值與實驗測量值符合較好。運用Ni-W合金代替W單質(zhì),可以解決因W熔點過高導致在熔煉過程中原料燒損嚴重的問題;電子束單聯(lián)制備的FGH4096母合金的橫截面組織主要分為底層細晶區(qū)、中部柱狀晶區(qū)和頂部大晶粒區(qū)三個區(qū)域。在合金鑄錠的橫截面的橫向以及縱向上,除Ti外其他元素分布上都比較均勻。Ti含量由鑄錠中心至邊緣處逐漸降低、由鑄錠中心底部至頂部逐漸升高的趨勢。
【學位單位】：大連理工大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2019
【中圖分類】：TG132.3;TF804

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本文編號：2807634