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铁含量对K418合金TCP相析出规律的热力学分析

原文作者:
  王璞,罗俊义,刘宗利
发布时间:
  2014-08-21
来    源:
  安泰科技股份有限公司金属制品分公司,舍弗勒贸易(上海)有限公司北京办事处
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摘 要:利用Thermo-Calc软件热力学计算得出铁含量对K418合金的TCP相析出规律的影响。结果表明:K418合金析出相为MC相、M23C6相、γ相、γ′相、σ相、μ相、α-Cr相、M3B2相和液相。随着铁的质量分数从2.5%降至0%,碳化物、硼化物、液相线的含量变化较小,有少量α-Cr相析出。为减少K418合金TCP相析出,铁的质量分数建议控制在1.25%以下,无σ相析出且TCP相含量较少。实际生产中制定K418合金铁含量的目标值还需考虑设备状况和冶炼烧损量。
    在研究和开发高质量、低成本的铸造高温合金的过程中,组织控制和精密铸造工艺[1-3]是非常重要的研发环节。相图热力学计算是组织控制中探索多元合金体系中平衡相构成的有效途径[4-5]。热力学计算可以用来预测合金在各个温度的平衡相、亚稳相以及它们的数量、成分、物理性能和力学性能。结合合金热力学计算的数据库,一些商业化的软件(如Thermo-Calc、JMatPro、PANDAT、FactSage和PMLFKT)在国外已经得到有效地使用。中国主要使用Thermo-Calc软件对镍基高温合金进行热力学平衡相计算,这些研究工作已有报道[6-8]。
    高温合金中发现的TCP相有σ相、μ相、Laves等相。高温合金在使用过程中如果出现大量的片状TCP相,往往造成力学性能的严重降低,威胁着航空发动机和燃气轮机等动力设备的安全使用。有研究发现Fe可提高合金的电子空位数,促进σ相析出,降低持久寿命[9]。因此本文利用Thermal-calc计算相图软件,调整铁含量,计算K418合金中TCP相的析出规律,减少其析出相含量,确定最佳的高温合金冶炼目标值,提高合金性能和使用稳定性。
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