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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性能受電磁場的影響
發布人：上海艾荔艾金屬材料有限公司www.jshcn.cn
更新時間：2014-05-15
Inconel625合金具有良好的力學性能、加工性能和耐腐燭、抗氧化性能，廣泛應用于制造航空發動機零部件、宇航結構部件和化工設備。
Inconel625合金具有良好的力學性能、加工性能和耐腐燭、抗氧化性能，廣泛應用于制造航空發動機零部件、宇航結構部件和化工設備。由于該合金中Al和Ti含量低，通常不考慮作為時效硬化合金使用，因此其凝固組織對合金的使用性能具有重要影響。該合金中3%（質量分數）以上難熔元素Nb的添加，雖然以固溶強化方式提高了材料的強度，但卻增大了凝固過程合金的固液兩相溫度區間，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，嚴重時甚至形成黑斑等宏觀缺陷，為熱加工及使用過程中萌生裂紋埋下隱患。實際上，工程當中往往需要較大截面的高溫合金錠，其冷卻速度慢、凝固時間長，不但加重了這種偏析，而且常伴隨晶粒粗大、中心縮孔等問題，嚴重影響材料利用率和產品合格率。
科研人員通過在Inconel625合金凝固過程中施加不同強度的電磁場，研究電磁場參數變化對合金晶粒度、元素偏析的影響規律。
實驗選用的Inconel625合金錠取自經過真空感應熔煉加電渣重熔的合金錠。將合金錠切割成幾等份，在內徑為45mm的Al2O3坩堝內感應重熔后，置于型號為UJI/ST-15252線性攪拌器中進行正交凝固實驗，所選用的輸入電流強度分別為100、200和300A，頻率為2、5和8Hz。凝固后合金棒沿直徑方向剖開，經研磨拋光和腐蝕后進行合金樹枝晶形貌、析出相組織觀察。每個合金棒樣品在Leica?5000M金相顯微鏡下連續拍攝20張照片，用Image軟件進行枝晶間共晶組織含量的統計。每個合金棒切取3個拉伸試樣，在萬能試驗機上進行室溫拉伸實驗，利用附帶掃描電鏡進行元素偏析分析及斷口形貌觀察。試驗結果表明：
（1）電磁場作用于Inconel625合金的凝固過程可顯著細化合金晶粒度，施加電磁場后合金晶粒尺寸是未施加電磁場時的1/5～1/4。
（2）當凝固過程中施加不合理的電磁場參數時，會加劇Nb、Mo元索在枝晶間的偏析，導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，枝晶偏析越嚴重，電流頻率增加，枝晶偏析程度降低。
（3）電磁場作用下凝固后Inconel625合金晶粒明顯細化，屈服強度增加30%以上，且合金的晶粒尺寸和屈服強度符合Hall-Petch關系式，而電磁場作用下共晶組織的增加導致合金拉伸塑性明顯下降。
（4）合理選取電磁場參數，可最大程度地控制Laves相數量，同時細化晶粒。當施加電磁場的電流強度為100A，頻率為8Hz時，合金凝固后具有最佳室溫強度和塑性。
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