La對800H鎳基耐蝕合金組織和力學(xué)性能的影響.pdf

1、隨著科學(xué)技術(shù)及工業(yè)生產(chǎn)的快速發(fā)展，800H鎳基耐蝕合金在航空航天、石油化工、核工業(yè)等領(lǐng)域的應(yīng)用越來越廣泛。傳統(tǒng)的800H鎳基合金的生產(chǎn)工藝為模鑄、電渣重熔等，但這種工藝成材率和生產(chǎn)效率低下，成本較高。采用立式板坯連鑄新工藝可大規(guī)模生產(chǎn)800H合金，提高生產(chǎn)效率，但生產(chǎn)的連鑄坯初始凝固組織晶粒粗大，惡化合金的強(qiáng)/韌性。
　　為此，本研究以寶鋼生產(chǎn)的800H鎳基合金為研究對象，用真空感應(yīng)爐冶煉四組不同La含量的800H試驗(yàn)合金。研究、

2、分析La含量對凝固組織細(xì)化、夾雜物特征、力學(xué)性能的影響及其作用機(jī)理。為細(xì)化800H合金連鑄坯凝固組織晶，開發(fā)低成本的800H合金生產(chǎn)技術(shù)提供基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，對解決生產(chǎn)過程中存在的表面缺陷和廢品率較高的問題，調(diào)整我國鋼鐵產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，具有潛在的應(yīng)用價(jià)值和指導(dǎo)意義。
　　其研究方法和內(nèi)容包括：（1）用真空感應(yīng)爐在MgO坩堝內(nèi)冶煉制備四組不同La含量的800H合金試樣，進(jìn)行化學(xué)成分檢測，結(jié)合現(xiàn)代冶金理論，分析、探討La元素對鋼液潔凈化、細(xì)晶化

3、的作用機(jī)理；（2）用現(xiàn)代的檢測技術(shù)手段，如金相顯微鏡（OM）、掃描電鏡（SEM）、能譜儀（EDS），表征實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，通過熱力學(xué)計(jì)算與動力學(xué)分析，描述亞微米級夾雜物在鋼液精煉過程中的演變機(jī)制；（3）用二維晶格錯(cuò)配度公式，計(jì)算不同夾雜物與800H合金的晶格錯(cuò)配度，定性描述含La亞微米級夾雜物細(xì)化凝固組織的機(jī)理；（4）用800H合金試樣的力學(xué)性能隨La含量變化的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，分析、探討亞微米級夾雜物對800H鎳基合金綜合力學(xué)性能的作用機(jī)理。

4、　　通過試驗(yàn)研究，本文得出以下結(jié)論：
　　（1）800H合金中[La]由0％增加到0.047%時(shí)，[O]由0.013%降低到0.007%，[S]由0.003%降低到0.001%，說明La具有很強(qiáng)的脫硫、脫氧和鋼液凈化能力。
　　（2）La可顯著細(xì)化800H合金的凝固組織，當(dāng)[La]由0增加到0.047%時(shí)，等軸晶比例由0增加到75％，等軸晶晶粒尺寸由6.0μm減小到3.2μm，枝晶組織變細(xì)變短，一次枝晶間距由77.5μm降低

5、到43.8μm，二次枝晶間距基本沒變。
　?。?）La可以顯著細(xì)化800H合金的奧氏體晶粒，當(dāng)合金中[La]含量由0增加到0.047%時(shí)，奧氏體晶粒尺寸由121.32μm變?yōu)?2.57μm。
　　（4）800H合金中添加La后，大尺寸的Al2O3夾雜物與長條狀、大體積的MnS夾雜物被改性為小尺寸、類球狀的含La夾雜物，并生成大量高熔點(diǎn)的La2O3和La2O2S顆粒。錯(cuò)配度結(jié)果表明，800H合金(111)面/La2O3的(00

6、01)面之間的錯(cuò)配度為6.7％，800H合金的(100)面/La2O2S的(0001)面之間的錯(cuò)配度為5.42％，因其錯(cuò)配度較低，能夠提供大量的非均質(zhì)形核有效核心，是細(xì)化800H鎳基耐蝕合金合金的凝固組織得到顯著細(xì)化。
　?。?）隨著800H合金中La含量的增加，800H合金的力學(xué)性能呈現(xiàn)明顯升高的趨勢，當(dāng)[La]含量由0增加到0.047%時(shí)，試樣的屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度、延伸率、和沖擊功分別提高46.9%、22.3%、21.1%和2