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高Cr铸造镍基高温合金K4648与陶瓷型芯的界面反应研究

郑亮 , 肖程波 , 张国庆 , 顾国红 , 李鑫 , 刘晓光 , 薛明 , 唐定中

航空材料学报 doi:10.3969/j.issn.1005-5053.2012.3.003

采用金相显微镜、扫描电镜及能谱、电子探针和X射线衍射对高Cr铸造镍基高温合金K4648等轴晶和定向凝固铸件的合金/陶瓷型芯界面反应进行了系统研究,获得反应时间与反应量关系的界面反应动力学曲线、不同反应时间的反应界面形貌及产物的种类.结果表明:高Cr铸造镍基高温合金K4648与铝基型芯不易发生反应,而与硅基陶瓷型芯发生剧烈的界面反应,反应产生金属瘤状凸起物,造成铸件内腔破坏.此外,白色的硅基型芯内部变成黑色,黑色反应区内含有一定量的Cr,Al,Ti元素.在反应的中、后期型芯黑色反应区内还存在着灰色区,该区的Cr,Al,Ti含量远高于黑色反应区.高Cr铸造镍基高温合金K4648合金与硅基陶瓷型芯反应分为:(1)富Cr,Al,Ti熔体向型芯内的渗入阶段;(2)富Cr,Al,Ti熔体与陶瓷型芯SiO2基体的反应;(3)富Cr,Al,Ti的熔体与型芯中Zr-SiO4颗粒反应三个阶段.反应过程中型芯存在局部液化现象.K4648合金/硅基陶瓷型界面反应产物主要为层状或树枝状Al2O3,块状Cr3 Si金属间化合物、ZrO2,富Cr,Zr,Al,Ti的复合氧化物、共晶形态的富Cr,Si,Al,Ti的复合氧化物、块状或树枝状的富Ti,Al,Zr,Cr复合氧化物.反应产物中的Cr,Al,Ti元素来自合金熔体而Zr,Si,O来自陶瓷型芯.

关键词: 镍基高温合金 , 陶瓷型芯 , 界面反应 , 定向凝固 , 显微组织 , K4648 , Cr3Si , Al2O3

烧结温度对SiO2-ZrO2体系陶瓷型芯材料性能影响研究

刘晓光 , 齐长见 , 贺莉丽 , 唐定中 , 肖程波 , 姚建省 , 顾国红 , 李鑫

航空材料学报 doi:10.3969/j.issn.1005-5053.2011.5.012

采用传统的热压铸工艺制备可快速脱芯的定向、单晶空心涡轮叶片用SiO2 -ZrO2体系陶瓷型芯材料,研究结果表明,该材料随烧结温度从1150℃增加到1200℃,收缩率变大,当烧结温度超过1200℃时,烧结收缩增加显著,1200℃烧结的陶瓷型芯晶粒发育比较完善,主要相组成为非晶SiO2、方石英、ZrO2,其综合性能最佳,室温强度可达42.9 MPa,1550℃具有较好的抗高温变形性和优异的高温强度,高温变形为0.1mm,高温强度可达27.9MPa,开气孔率可达30.4％,体积密度为1.92g/cm3,烧结收缩率仅为0.4％,方石英析出量20％左右,能够满足我国航空发动机高温合金空心涡轮叶片的浇注要求.

关键词: 热压铸 , 空心叶片 , 陶瓷型芯 , 发动机 , 高温合金

高Cr铸造Ni基高温合金K4648的显微组织

郑亮 , 肖程波 , 唐定中 , 顾国红 , 汤鑫

中国有色金属学报

真空感应熔炼高Cr铸造Ni基高温合金K4648,重熔浇注成等轴晶成形试棒.对薄截面试棒和厚截面中柱管浇道进行(1 180℃,4 h)固溶处理和(1 180℃,4 h)+(900℃,16 h)标准热处理.铸态和热处理态试样通过光学金相、定量金相、扫描电镜及能谱分析和X射线衍射分析确定合金中相的种类、形貌和成分.结果表明:K4648合金铸态组织中主要存在γ基体、初生α相和MC碳化物;初生α相是Ni、Mo和w在Cr中的过饱和固溶体,其中Ni含量(摩尔分数)可达30%以上,本研究中的α相可命名为α-(Cr,Ni):在0.2 N载荷下,该α相的维氏显微硬度值为6.3 GPa,是一种硬而脆的相;经(1 180℃,4 h)同溶处理,初生α相和MC碳化物都会回溶,并且转变为M23C6碳化物,M23C6碳化物比初生α相具有更高的Cr含量和更低的Ni含量.固溶处理后特别是在厚截面试样中还残存未转变的α相和MC碳化物.(1 180℃,4 h)+(900℃,16 h)标准热处理后,合金内部广泛析出片状次生α相和γ'-Ni3(Al,Ti,Nb)相,且在晶界区补充析出粒状M23C6碳化物,起到强化合金的作用.

关键词: 镍基高温合金 , K4648 , α-(Cr , Ni)相 , M23C6碳化物 , 显微组织

高压喷水设备在空心叶片脱芯工艺中的应用

顾国红

材料工程 doi:10.3969/j.issn.1001-4381.2002.04.012

研究了内腔形状比较复杂的涡轮叶片铸件脱芯方法.结果表明:在化学腐蚀法脱芯的基础上辅之以高压喷水设备,可以较有效地清除叶片内通道的残芯,通过试验得出了合适的工艺参数.

关键词: 熔模铸造 , 空心叶片 , 脱芯 , 设备

硅酸锆粒度对氧化硅基型芯性能的影响

李鑫 , 刘晓光 , 唐定中 , 顾国红 , 姚建省 , 张芳芳

人工晶体学报

以不同粒度的硅酸锆粉为矿化剂原料,研究原材料粒度及其分布对氧化硅基陶瓷型芯性能的影响.采用数学计算和实际实验验证相结合的方法,确定了最佳硅酸锆粉粒度分布特征.D50为19.6 μm的硅酸锆粉作为矿化剂,在1190℃下焙烧型芯的收缩为0.83％,显气孔率为27％,室温强度为27.1MPa,高温挠度(1550℃×0.5 h)为0.4mm.

关键词: 矿化剂 , 陶瓷型芯 , 硅酸锆 , 粒度分布

高Cr铸造镍基高温合金K4648凝固行为的研究

郑亮 , 肖程波 , 唐定中 , 顾国红 , 汤鑫

稀有金属材料与工程

采用等温凝固淬火工艺与差热扫描量热相结合的方法对高Cr铸造镍基高温合金K4648的凝周过程进行研究,得到合金在不同温度下的等温凝固组织、相析出顺序图和凝固特性曲线.结果表明:K4648合金的液相线温度为1340℃,由DSC确定的宏观同相线(3.1%残余液相,体积分数,下同)和等温凝固泫确定的微观固相线(0.5%残余液相)温度分别为1248和1180℃.K4648合金固、液相线温度范围内的初生相主要为MC碳化物和α-Cr相,它们的析出温度分别为1310和1190℃.初生α-Cr相同溶30%(原子分数)以上的Ni,显微硬度是基体的3倍,是一种脆性相.凝固过程中Cr的严重枝晶间偏析促进了该相的形成,初生α-Cr相在铸造过程中应加以控制.

关键词: 镍基高温合金 , K4648 , 高Cr , 凝固 , α-Cr相

我国红柱石的资源状况、生产和应用

靳亲国 , 李静 , 刘炎军

耐火材料 doi:10.3969/j.issn.1001-1935.2002.05.013

介绍了目前我国红柱石的资源状况、生产及应用情况,并对某些红柱石产品的指标进行了分析.我国的红柱石资源主要分布于河南、新疆、陕西、吉林和辽宁等省,其选矿加工工艺一般根据其晶体的大小来确定.指出:红柱石是一种优质的天然耐火原料,其粒度、纯度对耐火材料的质量及性能有决定性的影响.因此,如何保证我国红柱石的粒度满足要求和提高纯度仍是今后研究的主要课题.

关键词: 红柱石 , 选矿工艺 , 资源状况

红柱石的莫来石化

李柳生 , 平增福

硅酸盐通报 doi:10.3969/j.issn.1001-1625.2006.01.010

综述了对红柱石莫来石化及其烧结行为的研究,探讨了优化红柱石基耐火材料制备工艺的途径.

关键词: 红柱石 , 莫来石化 , 烧结

仿红古铜表面加工工艺

李庆恩

电镀与精饰 doi:10.3969/j.issn.1001-3849.2009.08.008

红古铜工艺是仿古技术之一,是用电镀、染色和机械打磨而成的.介绍了采用低氰工艺预镀底层.锌合金压铸件在预镀铜后,焦磷酸铜镀液加厚镀铜;而铁件预镀铜后,常温硫酸铜镀液加厚镀铜,打磨定型,涂漆封膜.

关键词: 红古铜 , 着黑色 , 低氰镀液镀铜 , 打磨定型

板带钢快速冷却后表层返红现象

刘相华 , 于明 , 支颖 , 谢海波 , 喻海良

钢铁研究学报

热轧板带钢轧后冷却过程中,由于骤冷后表面与中心的温差导致轧件内部的热量传向表面,出现表面返红现象.对返红过程进行实验研究,实测了轧件在水冷后表层和内部温度的变化.用有限元法对不同规格轧件经历不同冷却条件下的返红情况进行模拟,分析钢板表面返红的原因,确定了发生返红的临界条件,得到了不同条件下返红引起的温升量和返红时间.结果表明,随着厚度和冷却速度的增大,水冷后心表温差增加,返红温升量增大,返红时间也增加.

关键词: 板带钢 , 快速冷却 , 表面返红

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