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16mn工字钢定向凝固组织随加热温度演变规律的研究
作者:天津华岐友发管道科技有限公司 来源:http://www.16mncaogang.com 时间:2017/5/15 15:10:01

16mn工字钢

  16mn工字钢具有良好的室温塑性是金属间化合物中少有的,大多数相关研究目标在于提高16mn基金属间化合物的室温和高温强度,改善合金的组织和力学性能。将Al作为合金化元素加入到近等原子比的16mn基合金中可大幅提高16mn工字钢的强度,室温压缩强度达到2300MPa,超过镍基高温合金Rene95,具有成为新型高温结构金属间化合物材料的潜力。

    另外,Al元素的添加促进了高温强化相的析出,可显著改善合金的室温及高温强度,但是在一定程度上牺牲了16mn工字钢固有的优良室温塑性。如果从合金的凝固过程中进行相析出和相形态控制,在保证16mn基合金优异室温塑性的基础上提高其高温强度,将使后续的加工变形更为容易。因此,本文采用液态金属冷却定向凝固工艺,在不同加热温度下制备Ni-Ti-Al高温合金试棒,研究合金定向凝固组织随加热温度的演变规律。

  选用纯度分别为99.76%的海绵钛、99.98%的镍块及99.99%的铝锭作为原材料,按照Ni-45Ti-5Al(at,%)合金名义成分进行配比。通过水冷铜坩埚磁悬浮真空感应熔炼浇铸成母合金锭,反复熔炼4次以保证成分均匀。从母合金锭上切取Φ14mm×230mm的试棒,车削掉表层氧化皮,用丙酮清洗、烘干后将试棒装入Φ14.5mm×24mm的Al2O3-Y2O3双层结构陶瓷管中。采用钨筒电阻加热,液态Ga-In-Sn为冷却介质的定向凝固炉内进行定向凝固试验。将炉膛抽真空到6.0×10-3Pa后再充入高纯Ar气进行保护。

    待炉温分别升至1450、1550和1650℃,保温20min,使合金充分熔化过热后,再以6mm/min的速率向下抽拉150mm后,采用气缸驱动将试棒块淬入Ga-In-Sn合金液。将定向凝固试棒沿纵向对剖,然后选择定向凝固生长区切割小块试样,用于观察纵、横截面的组织。

  16mn工字钢定向凝固生长区宏观组织是明显的柱状晶,定向效果良好;微观组织呈胞状晶生长形态,由初生的B2结构16mn基体相和Ti2Ni析出相组成,16mn相和Ti2Ni相分别以[100]和[111]方向为择优取向。

    两相组织均固溶有一定量的Al,且其在基体相中的固溶量大于在析出相中的固溶量。随着加热温度的升高,定向胞晶组织变化不明显,平均胞晶间距为30~50μm;在1550℃加热,Ti2Ni相析出量最大。

文章来源:www.16mncaogang.com         获取更多山东钢材厂家资讯