NCu30-4-2-1合金精密铸造工艺及缺陷分析
发布时间：2021-09-01 10:23
针对小批量多品种NCu30-4-2-1合金铸件的生产,采用精密铸造工艺,设计合适的熔模铸造工艺及梯度降温工艺,成功试制性能满足要求的棒材。针对试制过程中部分试样出现强度不足缺陷,采用扫描电镜及能谱仪分析了其断口形貌及微区成分。结果表明,强度不足试样的断口存在局部黑斑,为缩松缺陷,合金中的O含量过高和发达的树枝晶是缩松缺陷出现的主因。通过有效地精炼净化合金,优化熔模铸造工艺,可减少缩松缺陷。
【文章来源】：特种铸造及有色合金. 2020,40(05)北大核心
【文章页数】：3 页
【部分图文】：
非正常试样断口宏观形貌
为进一步分析黑斑出现的原因,采用莱卡金相显微镜观察断口附近微观组织,见图4。可以看出,铸造枝晶间组织经过固溶处理后完全溶解,只留下了树枝晶痕迹,但晶粒粗大,这与断口出现的黑斑没有直接联系,为进一步查找原因,还需对断口形貌和微区成分进行分析。将异常试样断口与正常试样作为对比,利用JEOL-7600F扫描电镜和能谱仪对断口形貌及其断口微区成分EDS分析。图5为正常试样断口和异常试样黑斑区断口的SEM图。可以看出,正常试样断裂为韧性断裂,断口存在韧窝,而从图5c和5d可以看出,异常试样黑斑区枝晶形貌明显,而且枝晶间存在间隙,发生断裂时,只有少部分接触区域有断裂形貌,即在拉伸时,只有少部分有效受力面积,而且枝晶尖角处产生应力集中,导致裂纹萌发,使得整体强度和塑性显著降低。从异常试样断口黑斑区SEM图可推断,黑斑区为铸造时出现的缩松。缩松出现的原因为合金结晶温度范围较宽,合金液过冷度较小,结晶数目较少的情况下,形成发达的树枝晶后,尚未凝固的液体被分割为不相通的小熔池,由于得不到外部合金液的补充,从而形成微小空洞。
将异常试样断口与正常试样作为对比,利用JEOL-7600F扫描电镜和能谱仪对断口形貌及其断口微区成分EDS分析。图5为正常试样断口和异常试样黑斑区断口的SEM图。可以看出,正常试样断裂为韧性断裂,断口存在韧窝,而从图5c和5d可以看出,异常试样黑斑区枝晶形貌明显,而且枝晶间存在间隙,发生断裂时,只有少部分接触区域有断裂形貌,即在拉伸时,只有少部分有效受力面积,而且枝晶尖角处产生应力集中,导致裂纹萌发,使得整体强度和塑性显著降低。从异常试样断口黑斑区SEM图可推断,黑斑区为铸造时出现的缩松。缩松出现的原因为合金结晶温度范围较宽,合金液过冷度较小,结晶数目较少的情况下,形成发达的树枝晶后,尚未凝固的液体被分割为不相通的小熔池,由于得不到外部合金液的补充,从而形成微小空洞。进一步分析异常试样局部是否由于成分偏析而出现缩松,利用EDS进行微区成分分析,以揭示黑斑区的成分差异。图6为异常试样黑斑区的SEM及EDS分析。可以看出,表面出现了大量的O元素,并含有一定量的Mn、Fe元素,而在试样的成分检测中(见表1),试样的平均Mn含量为1.09%,黑斑区的Mn含量大大超过合金平均Mn含量,可推断在缩松处的枝晶表面出现了Mn和O元素的富集。O元素为有害杂质元素,与基体元素生成低熔点化合物,在枝晶末端最后凝固,由于枝晶的阻隔,很难得到有效补缩,最后形成缩松缺陷。
【参考文献】：
期刊论文
[1]稀土Ce在Monel400合金真空熔炼中的作用机理[J]. 王晓梅,张庆堂,申莹莹,马金元. 热加工工艺. 2016(07)
[2]热处理对NCu30-4-2-1合金组织与性能的影响[J]. 艾云龙,谢耀辉,陈卫华,何文,龙青,谢祥华. 金属热处理. 2015(01)
[3]镍铜合金板UNS N04400带状组织的消除[J]. 赫超,高焕丽. 金属热处理. 2013(03)
[4]镍铜合金NCu30-4-2-1电渣熔铸件的热变形行为[J]. 刘德林,陶春虎,关文秀,姜涛,张兵. 中国有色金属学报. 2013(02)
[5]高硅镍铜合金NCu30-4-2-1挤压棒材的研制[J]. 郭铜修,刘德林,于洋. 材料工程. 2009(02)
[6]硼对含Si蒙乃尔合金组织与性能的影响[J]. 韩昶,邹军涛,肖鹏,范志康. 粉末冶金材料科学与工程. 2009(01)
[7]航用蒙乃尔合金摩擦磨损特性的研究[J]. 周永欣,吕振林,张敏,赵西城,范志康. 兵器材料科学与工程. 2004(05)
[8]冶金因素对豪乃尔合金组织和性能的影响[J]. 韦世鹤,段汉桥,肖理明,王大庆,乐精华,程毅. 特种铸造及有色合金. 1994(01)
[9]氧对铁水流动性的影响以及直接定氧法的试验研究[J]. 吴之凤,李金和,马建强,胡德成. 铸造技术. 1983(02)
硕士论文
[1]微量元素对含Si蒙乃尔合金组织及性能的影响[D]. 韩昶.西安理工大学 2008
本文编号：3376810
【文章来源】：特种铸造及有色合金. 2020,40(05)北大核心
【文章页数】：3 页
【部分图文】：
非正常试样断口宏观形貌
为进一步分析黑斑出现的原因,采用莱卡金相显微镜观察断口附近微观组织,见图4。可以看出,铸造枝晶间组织经过固溶处理后完全溶解,只留下了树枝晶痕迹,但晶粒粗大,这与断口出现的黑斑没有直接联系,为进一步查找原因,还需对断口形貌和微区成分进行分析。将异常试样断口与正常试样作为对比,利用JEOL-7600F扫描电镜和能谱仪对断口形貌及其断口微区成分EDS分析。图5为正常试样断口和异常试样黑斑区断口的SEM图。可以看出,正常试样断裂为韧性断裂,断口存在韧窝,而从图5c和5d可以看出,异常试样黑斑区枝晶形貌明显,而且枝晶间存在间隙,发生断裂时,只有少部分接触区域有断裂形貌,即在拉伸时,只有少部分有效受力面积,而且枝晶尖角处产生应力集中,导致裂纹萌发,使得整体强度和塑性显著降低。从异常试样断口黑斑区SEM图可推断,黑斑区为铸造时出现的缩松。缩松出现的原因为合金结晶温度范围较宽,合金液过冷度较小,结晶数目较少的情况下,形成发达的树枝晶后,尚未凝固的液体被分割为不相通的小熔池,由于得不到外部合金液的补充,从而形成微小空洞。
将异常试样断口与正常试样作为对比,利用JEOL-7600F扫描电镜和能谱仪对断口形貌及其断口微区成分EDS分析。图5为正常试样断口和异常试样黑斑区断口的SEM图。可以看出,正常试样断裂为韧性断裂,断口存在韧窝,而从图5c和5d可以看出,异常试样黑斑区枝晶形貌明显,而且枝晶间存在间隙,发生断裂时,只有少部分接触区域有断裂形貌,即在拉伸时,只有少部分有效受力面积,而且枝晶尖角处产生应力集中,导致裂纹萌发,使得整体强度和塑性显著降低。从异常试样断口黑斑区SEM图可推断,黑斑区为铸造时出现的缩松。缩松出现的原因为合金结晶温度范围较宽,合金液过冷度较小,结晶数目较少的情况下,形成发达的树枝晶后,尚未凝固的液体被分割为不相通的小熔池,由于得不到外部合金液的补充,从而形成微小空洞。进一步分析异常试样局部是否由于成分偏析而出现缩松,利用EDS进行微区成分分析,以揭示黑斑区的成分差异。图6为异常试样黑斑区的SEM及EDS分析。可以看出,表面出现了大量的O元素,并含有一定量的Mn、Fe元素,而在试样的成分检测中(见表1),试样的平均Mn含量为1.09%,黑斑区的Mn含量大大超过合金平均Mn含量,可推断在缩松处的枝晶表面出现了Mn和O元素的富集。O元素为有害杂质元素,与基体元素生成低熔点化合物,在枝晶末端最后凝固,由于枝晶的阻隔,很难得到有效补缩,最后形成缩松缺陷。
【参考文献】：
期刊论文
[1]稀土Ce在Monel400合金真空熔炼中的作用机理[J]. 王晓梅,张庆堂,申莹莹,马金元. 热加工工艺. 2016(07)
[2]热处理对NCu30-4-2-1合金组织与性能的影响[J]. 艾云龙,谢耀辉,陈卫华,何文,龙青,谢祥华. 金属热处理. 2015(01)
[3]镍铜合金板UNS N04400带状组织的消除[J]. 赫超,高焕丽. 金属热处理. 2013(03)
[4]镍铜合金NCu30-4-2-1电渣熔铸件的热变形行为[J]. 刘德林,陶春虎,关文秀,姜涛,张兵. 中国有色金属学报. 2013(02)
[5]高硅镍铜合金NCu30-4-2-1挤压棒材的研制[J]. 郭铜修,刘德林,于洋. 材料工程. 2009(02)
[6]硼对含Si蒙乃尔合金组织与性能的影响[J]. 韩昶,邹军涛,肖鹏,范志康. 粉末冶金材料科学与工程. 2009(01)
[7]航用蒙乃尔合金摩擦磨损特性的研究[J]. 周永欣,吕振林,张敏,赵西城,范志康. 兵器材料科学与工程. 2004(05)
[8]冶金因素对豪乃尔合金组织和性能的影响[J]. 韦世鹤,段汉桥,肖理明,王大庆,乐精华,程毅. 特种铸造及有色合金. 1994(01)
[9]氧对铁水流动性的影响以及直接定氧法的试验研究[J]. 吴之凤,李金和,马建强,胡德成. 铸造技术. 1983(02)
硕士论文
[1]微量元素对含Si蒙乃尔合金组织及性能的影响[D]. 韩昶.西安理工大学 2008
本文编号：3376810
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