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Inconel625因科镍合金镍基高温合金耐腐蚀合金凝固组织和力学性能受电磁场的影响
发布人：上海艾荔艾金属材料有限公司www.shailiai.com
更新时间：2014-05-15
Inconel625合金具有良好的力学性能、加工性能和耐腐烛、抗氧化性能，广泛应用于制造航空发动机零部件、宇航结构部件和化工设备。
Inconel625合金具有良好的力学性能、加工性能和耐腐烛、抗氧化性能，广泛应用于制造航空发动机零部件、宇航结构部件和化工设备。由于该合金中Al和Ti含量低，通常不考虑作为时效硬化合金使用，因此其凝固组织对合金的使用性能具有重要影响。该合金中3%（质量分数）以上难熔元素Nb的添加，虽然以固溶强化方式提高了材料的强度，但却增大了凝固过程合金的固液两相温度区间，加重了Nb、Mo等元素向枝晶间富集程度，增加了含有Laves相的共晶状凝固组织（γ＋Laves）组分，严重时甚至形成黑斑等宏观缺陷，为热加工及使用过程中萌生裂纹埋下隐患。实际上，工程当中往往需要较大截面的高温合金锭，其冷却速度慢、凝固时间长，不但加重了这种偏析，而且常伴随晶粒粗大、中心缩孔等问题，严重影响材料利用率和产品合格率。
科研人员通过在Inconel625合金凝固过程中施加不同强度的电磁场，研究电磁场参数变化对合金晶粒度、元素偏析的影响规律。
实验选用的Inconel625合金锭取自经过真空感应熔炼加电渣重熔的合金锭。将合金锭切割成几等份，在内径为45mm的Al2O3坩埚内感应重熔后，置于型号为UJI/ST-15252线性搅拌器中进行正交凝固实验，所选用的输入电流强度分别为100、200和300A，频率为2、5和8Hz。凝固后合金棒沿直径方向剖开，经研磨抛光和腐蚀后进行合金树枝晶形貌、析出相组织观察。每个合金棒样品在Leica 5000M金相显微镜下连续拍摄20张照片，用Image软件进行枝晶间共晶组织含量的统计。每个合金棒切取3个拉伸试样，在万能试验机上进行室温拉伸实验，利用附带扫描电镜进行元素偏析分析及断口形貌观察。试验结果表明：
（1）电磁场作用于Inconel625合金的凝固过程可显著细化合金晶粒度，施加电磁场后合金晶粒尺寸是未施加电磁场时的1/5～1/4。
（2）当凝固过程中施加不合理的电磁场参数时，会加剧Nb、Mo元索在枝晶间的偏析，导致合金在凝固末端生成更多的Laves相，增加共晶组织含量。搅拌电流越大，枝晶偏析越严重，电流频率增加，枝晶偏析程度降低。
（3）电磁场作用下凝固后Inconel625合金晶粒明显细化，屈服强度增加30%以上，且合金的晶粒尺寸和屈服强度符合Hall-Petch关系式，而电磁场作用下共晶组织的增加导致合金拉伸塑性明显下降。
（4）合理选取电磁场参数，可最大程度地控制Laves相数量，同时细化晶粒。当施加电磁场的电流强度为100A，频率为8Hz时，合金凝固后具有最佳室温强度和塑性。
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