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微量元素对含Si蒙乃尔合金组织及性能的影响

2020-12-01阅读(714)

微量元素对含Si蒙乃尔合金组织及性能的影响

论文摘要

蒙乃尔（Monel）合金是以金属镍为主,金属铜为辅的镍基合金,该合金具有很好的抗腐蚀及良好的力学等性能。本文在真空熔炼条件下,通过添加硼和稀土铈元素,研究了B、Ce对含Si蒙乃尔合金组织及性能的影响。研究得出以下结论:1.未添加微量元素制备的含Si蒙乃尔铸态合金的主要组织为:树枝状α基体、弥散分布于基体的β-Ni3Si相以及分布于晶界和枝晶间的蜂窝状（α+β-Ni3Si）共晶。2.分别添加微量元素B、Ce后,在0.00～0010wt%范围内,随着B、Ce含量的增加,合金枝晶组织开始细化,（α+β-Ni3Si）共晶组织形貌由网状向断网状演变;当B、Ce含量分别达到0.03wt%时,枝晶组织明显细化,共晶组织形貌呈断网状。3.在0.00～0.10wt%B范围内,随着B含量的增加,合金的腐蚀电位逐渐正移,腐蚀电流亦逐渐减小;B含量达到0.03wt%时,合金的腐蚀电位最高,腐蚀电流最小,合金表面钝化膜致密;在0.00～0.10wt%Ce范围内,随着Ce含量的增加,合金的腐蚀电位逐渐正移,腐蚀电流逐渐减小;Ce含量达到0.03wt%时,合金的腐蚀电位较高,腐蚀电流较小,由于稀土铈参与成膜,合金表面钝化膜较致密;进一步增加Ce含量,合金的腐蚀电位正移趋势逐渐平缓,腐蚀电流下降趋势亦逐渐平缓。4.在0.00～0.10wt%范围内,随着B、Ce含量的增加,合金的平均硬度先增大后降低;当B、Ce含量分别达到0.03wt%时,合金的平均硬度达到最高值分别为344HB和335HB。5.B在含Si蒙乃尔合金中主要起到变质剂的作用,且最佳添加量0.03wt%;Ce在含Si蒙乃尔合金中主要起到净化剂的作用,且最佳添加量0.03wt%。6.固溶温度在820℃～1120℃之间,含硼0.03wt%合金及含铈0.03wt%合金随着固溶温度的升高,其合金元素开始均匀化扩散,晶界处的β-Ni3Si相的数量明显减少;当固溶温度达到1020℃时,枝晶偏析得到完全消除,晶界处的β-Ni3Si相完全溶解;随着固溶温度的进一步升高,当温度达到1120℃时,晶界因熔化而出现了鱼骨状过烧组织。7.固溶温度在820℃-1120℃之间,含硼0.03wt%合金及含铈0.03wt%合金随着固溶温度的升高,合金腐蚀电位逐渐增大,腐蚀电流急剧变小;当固溶温度为1020℃时,合金腐蚀电位最高,腐蚀电流最小。8.时效温度在500℃-700℃之间,含硼0.03wt%合金及含铈0.03wt%合金随着时效温度的升高,合金中的β-Ni3Si强化相的数量逐渐增加,硬度也随之增大;在时效温度为600℃时,β-Ni3Si强化相析出的数量最多,合金硬度最高,其中含硼0.03wt%合金硬度最高值为361HB,含铈0.03wt%合金硬度最高值为357HB;时效温度为700℃时,合金中的部分β-Ni3Si相聚集长大,合金硬度降低。9.初步认为含硼0.03wt%合金及含铈0.03wt%合金最佳热处理工艺是:1020℃固溶4h,油冷;然后600℃时效处理4h,空冷。

论文目录

  • 摘要
  • ABSTRACT
  • 1 绪论
  • 1.1 蒙乃尔合金概述
  • 1.1.1 蒙乃尔合金的发展及应用
  • 1.1.2 合金元素作用概述
  • 1.1.3 蒙乃尔合金的分类
  • 1.2 蒙乃尔合金研究现状
  • 1.3 稀土、硼在有色合金中的应用
  • 1.3.1 稀土在有色合金中的应用
  • 1.3.2 硼在有色合金中的应用
  • 1.4 蒙乃尔合金的强韧化处理
  • 1.4.1 蒙乃尔合金的强化机制
  • 1.4.2 蒙乃尔合金的热处理强化
  • 1.5 本课题的研究目的及意义
  • 1.6 本课题的主要研究内容
  • 2 实验方法及内容
  • 2.1 材料制备
  • 2.1.1 实验材料
  • 2.1.2 实验设备
  • 2.1.3 配料成分
  • 2.1.4 中间合金的制备
  • 2.2 实验方案
  • 2.2.1 制备工艺
  • 2.2.2 工艺过程中的注意事项
  • 2.3 性能测试与组织分析
  • 2.3.1 硬度测试
  • 2.3.2 静态腐蚀实验
  • 2.3.3 电化学实验
  • 2.3.4 显微组织分析
  • 3 含Si蒙乃尔合金铸态组织特征
  • 3.1 含Si蒙乃尔合金组织中各相鉴别
  • 3.2 含Si蒙乃尔合金组织中各相构成与分析
  • 3.2.1 α基体
  • 3.2.2 β相
  • 3.3 本章小节
  • 4 微量元素对含Si蒙乃尔合金组织及性能的影响
  • 4.1 硼对含Si蒙乃尔合金组织及性能的影响
  • 4.1.1 硼对含Si蒙乃尔合金组织的影响
  • 4.1.2 硼对含Si蒙乃尔合金耐蚀性能的影响
  • 4.1.3 硼对含Si蒙乃尔合金硬度的影响
  • 4.1.4 本节小节
  • 4.2 铈对含Si蒙乃尔合金组织及性能的影响
  • 4.2.1 铈对含Si蒙乃尔合金组织的影响
  • 4.2.2 铈对含Si蒙乃尔合金耐蚀性能的影响
  • 4.2.3 铈对含Si蒙乃尔合金硬度的影响
  • 4.2.4 本节小节
  • 5 热处理对新型蒙乃尔合金组织及性能的影响
  • 5.1 热处理工艺选择和试样制备
  • 5.1.1 热处理工艺确定
  • 5.1.2 试样制备
  • 5.2 固溶处理工艺的确定
  • 5.2.1 固溶处理对新型蒙乃尔合金组织的影响
  • 5.2.2 固溶处理对新型蒙乃尔合金耐蚀性能的影响
  • 5.3 时效处理工艺对新型蒙乃尔合金组织及硬度的影响
  • 5.4 本章小节
  • 6 结论
  • 致谢
  • 参考文献
  • 攻读硕士学位期间所发表论文

    • 相关论文文献

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