新型熔煉高溫合金用剛玉坩堝的制備及應(yīng)用研究.pdf

1、山東理工大學(xué)山東理工大學(xué)工程碩士學(xué)位論文新型熔煉高溫合金用剛玉坩堝的制備及應(yīng)用新型熔煉高溫合金用剛玉坩堝的制備及應(yīng)用研究研究Studyonthepreparationapplicationofnewtypecundumcruciblefsmeltingsuperalloy研究生：黃連超黃連超指導(dǎo)教師：殷鳳仕殷鳳仕教授教授學(xué)位類別：工程碩士工程碩士專業(yè)領(lǐng)域：機(jī)械工程機(jī)械工程研究方向：先進(jìn)制造技術(shù)與裝備先進(jìn)制造技術(shù)與裝備論文完成日期：201

2、72017年4月2020日單位代碼：10433學(xué)號(hào)：14501120317分類號(hào)：TF805.1密級(jí)：山東理工大學(xué)碩士學(xué)位論文摘要I摘要為提高高溫合金的純凈度，以板狀剛玉為原料，采用凝膠注模成型工藝，制備了一種新型熔煉高溫合金用剛玉坩堝，并采用該坩堝進(jìn)行了K417G返回料鑄錠的純凈化熔煉試驗(yàn)。利用掃描電鏡、X射線衍射儀、氧氮分析儀等多種試驗(yàn)方法，系統(tǒng)研究了成型工藝對(duì)剛玉坩堝的顯微組織結(jié)構(gòu)和性能的影響，研究了K417G返回料鑄錠中N元素的

3、存在形式和在剛玉坩堝中熔煉高溫合金時(shí)的脫O、脫N機(jī)理，研究了坩堝與熔體之間界面層的物理化學(xué)相互作用規(guī)律，得到如下結(jié)論：剛玉坩堝的凝膠注模成型優(yōu)化工藝如下：三種粒徑分別為1~3mm、0.045~1mm和0.045mm以下的板狀剛玉的粒度級(jí)配為33:45:22(質(zhì)量百分?jǐn)?shù))，分散劑的用量為0.045mm以下板狀剛玉用量的0.6wt.%，混合漿料的固相含量為80vol.%，單體和交聯(lián)劑的用量分別為板狀剛玉總用量的2wt.%和0.1wt.%，引

4、發(fā)劑和催化劑的用量分別為單體用量的4.6wt.%和5.4wt.%，凝膠固化條件為50℃水浴。性能測(cè)試結(jié)果表明剛玉坩堝的抗折強(qiáng)度為30.5MPa，抗熱震穩(wěn)定性在50次以上。顯微組織結(jié)構(gòu)分析結(jié)果表明在剛玉坩堝中未出現(xiàn)團(tuán)聚顆粒、明顯的裂紋和較大尺寸的氣孔等缺陷。物相分析結(jié)果證明剛玉坩堝在成型過(guò)程中所添加的分散劑、單體和交聯(lián)劑、引發(fā)劑和催化劑等各種成型助劑已完全被排除。顯微組織分析結(jié)果證明N元素主要以氮化物或碳氮化物的形式存在于K417G返回料

5、鑄錠的MC碳化物核心處。采用剛玉坩堝進(jìn)行K417G返回料鑄錠的純凈化熔煉試驗(yàn)結(jié)果表明，先在1700℃以上高溫保溫5min將氮化物或碳氮化物溶解，再在10Pa真空環(huán)境下1550℃低溫保溫20min脫氧、脫氮，可以將鑄錠中的O、N含量分別從0.0017wt.%和0.0018wt.%降至0.0006wt.%和0.0008wt.%。熱力學(xué)分析證明采用剛玉坩堝進(jìn)行上述純凈化工藝熔煉K417G返回料鑄錠可以將O、N含量分別降至1.40104wt.%