Laves相NbCr2合金的熔炼及力学性能应用

2023-11-08 理论教育版权反馈

【摘要】：将坩埚封入石英管后置于扩散炉中，设定控温程序反复加热样品，每次熔炼后将石英管倒置使坩埚内部的金属液充分流动而达到均匀。熔炼时，在中间的坩埚放置一个钛球，熔炼样品前先反复熔炼钛球数次，使钛球充分吸收炉腔内的氧气，进一步降低含氧量。熔炼完成后，需要对合金的质量损失和熔炼质量进行评估，以检验样品是否严重偏离设计成分以及样品是否均匀并形成合金。将熔炼后样品切开观察样品内部是否存在未熔化的组元或宏观的偏析。

通常采用的合金熔炼方法有感应熔炼、封装加热和电弧熔炼。感应熔炼是指在感应电炉内利用电磁感应和电热转换所产生的热能融化金属，使之形成合金。它的优点是炉温及升温速率可控，搅拌充分，不引入杂质，能减少易挥发和易氧化组分的损失，熔炼的合金均匀、纯净度高。但它加热温度不高，一次只能熔炼一个样品，效率低。封装加热法是将称量好的样品封入坩埚中，并充入高纯氩气保护。坩埚中依各组元的密度自上而下叠放，密度高的组元放在上层。将坩埚封入石英管后置于扩散炉中，设定控温程序反复加热样品，每次熔炼后将石英管倒置使坩埚内部的金属液充分流动而达到均匀。这种方法能控制熔炼温度和升温速率、限制元素的挥发，对于含熔炼蒸气压高、易挥发、熔沸点低的元素，如Mg 和Zn 的样品有很大的优势。但缺点是样品可能不均匀，不适用于高熔点元素。非自耗电弧熔炼炉工作时，钨电极和被熔炼金属间产生大电流，电流具有巨大的热能，中心温度可达几千度。电弧熔炼是利用电弧产生的高温熔化金属，使之形成合金。电弧熔炼效率高，加热温度高，本书工作主要采用电弧熔炼合金样品。

将配制好的样品放入电弧熔炼炉坩埚内时应注意将熔点高、密度大的金属叠放在上层，使高温电弧在熔炼时先接触高熔点高密度金属，保证其充分熔化。熔炼前须反复抽真空和充入高纯氩气清洗炉腔，减少杂质气体。熔炼时，在中间的坩埚放置一个钛球，熔炼样品前先反复熔炼钛球数次，使钛球充分吸收炉腔内的氧气，进一步降低含氧量。钛球经多次熔炼后表面会呈金黄色，表明部分钛已与剩余的氧反应，生成了二氧化钛。熔炼样品时应注意选用适当的电流，先预热再集中加热，避免突然加热使样品炸开。熔炼以样品完全熔化，形成球状，表面可观察到金属液流动为宜。熔炼完一次后，将样品翻面，进行下一次熔炼。根据经验，一般情况下熔炼四次效果最佳，熔炼次数太少样品不均匀，次数过多会加剧易挥发金属的熔炼损失。(www.chuimin.cn)

熔炼完成后，需要对合金的质量损失和熔炼质量进行评估，以检验样品是否严重偏离设计成分以及样品是否均匀并形成合金。具体方法是称量熔炼后的样品，与熔炼前配制的总质量对比，计算熔炼损失[熔炼损失=（熔炼前质量-熔炼后质量）/熔炼前质量×100%]。如果样品熔炼损失很大，就要重新配制合金并熔炼。一般而言，在保证熔炼炉腔和气氛纯净的前提下，样品的熔炼损失很小（<1%）表示样品在熔炼过程中没有炸开，也不存在元素剧烈的挥发，可认为熔炼后样品的成分不变，等于设计成分。如需精确确定样品的成分就要采用定量的化学成分分析技术，如电感耦合等离子发射光谱仪（Inductively coupled plasma atomic emission spectroscopy，ICP-OES）。将熔炼后样品切开观察样品内部是否存在未熔化的组元或宏观的偏析。如果存在，熔炼的样品不合格，必须重新配制合金、熔炼。

Laves相NbCr2合金的熔炼及力学性能应用

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