磁搅拌技术对高温合金母合金锭的影响
- 发布时间：2012/12/7 9:32:58
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铸造高温合金因为成分中活性元素较多，对杂质含量要求严格，所以铸造高温合金多采用双真空熔铸工艺，即将原材料先在真空感应炉内熔炼并铸成预制母合金锭，再在真空感应炉内重熔并浇注成铸件。目前我国采用传统真空熔铸工艺预制的母合金锭的质量，由于设备、技术等原因与发达国家相比有着较大差距，存在晶粒组织粗大、夹杂物和缩孔较多等问题，zui终影响到了我国高温合金铸件的合格率。
电磁搅拌技术作为提高等轴晶率、减少夹杂物含量和改善缩孔、缩松的重要手段，对改善铸坯的凝固组织具有显著作用。电磁搅拌在铝合金、铜合金和钢的连续铸造等方面已得到大量的研究和应用。本文通过研究在高温合金真空熔铸的凝固过程中施加旋转电磁搅拌对高温合金母合金锭晶粒组织、夹杂物和中心缩孔的影响，开发出一种高温合金母合金锭的真空电磁铸造新技术，旨在为解决采用传统真空熔铸工艺预制的高温合金母合金锭存在的质量问题提供新的技术途径。
试验材料选用镍基高温合金K417，其化学成分范围（质量分数，%）为：0.13～0.22C，8.5～9.5Cr，14～16Co，2.5～3.5Mo，4.8～5.7Al，4.5～5.0Ti，0.6～0.9V，Fe≤1.0，余量Ni。使用真空中频感应炉将8kg的炉料熔化、精炼后经过泡沫陶瓷过滤器和浇冒口系统浇注到不锈钢锭模中，自浇注8s后对其施加30s的旋转电磁搅拌。旋转电磁搅拌的频率为50Hz，电流分别为0、60、80A。熔炼的工艺参数为：真空度6×10-2Pa，精炼温度1823K，精炼时间10min，浇注温度1723K。之后观察宏观晶粒组织，测定晶粒尺寸。采用面积计量法测定断面等轴晶比例。观察夹杂物的分布、成分和形貌。
在高温合金真空熔铸的凝固过程中合理施加旋转电磁搅拌，可以使高温合金母合金锭的等轴晶组织得到明显细化和增加、中心缩孔带减小并上移、夹杂物含量大为减少，从而使高温合金母合金锭的质量得到明显提高。在K417高温合金真空熔铸的凝固过程中施加旋转电磁搅拌能够促使非金属夹杂物和液态金属快速分离并向母合金锭中心部快速聚集并上浮，从而减少夹杂物的数量。合理施加电磁搅拌能够增加高温合金真空熔铸过程中液态金属的补缩能力，从而使高温合金母合金锭的中心缩孔得到良好的改善。比较合理的电磁搅拌工艺为：自浇注8s后施加50Hz、60A的旋转电磁搅拌。