純鎳的晶粒細(xì)化及其機(jī)理研究.pdf

1、晶粒細(xì)化是提高金屬材料強(qiáng)度、硬度和改善塑性韌性的有效方法。在鋼鐵材料中，晶粒細(xì)化對(duì)材料的組織結(jié)構(gòu)、性能及工程應(yīng)用方面所起的作用非常顯著，典型的細(xì)化方法主要有相變和再結(jié)晶熱處理（或形變熱處理）、鋼液超速急冷、機(jī)械合金化（或機(jī)械碾磨）、超細(xì)粒子燒結(jié)、非晶晶體化、外加非均質(zhì)形核質(zhì)點(diǎn)等方法。但是細(xì)化機(jī)理卻沒(méi)有得到解釋或者證明，而且沒(méi)有形成一種穩(wěn)定且可供參考的數(shù)據(jù)體系或者規(guī)律。本文根據(jù)細(xì)化劑的選擇原則以及錯(cuò)配度理論選取了一系列的高熔點(diǎn)粒子，并通過(guò)

2、二維錯(cuò)配度理論對(duì)錯(cuò)配度進(jìn)行計(jì)算。結(jié)合錯(cuò)配度計(jì)算結(jié)果，初步選取了TiB2，CeO2，TiC和La2O3粒子，采用光學(xué)顯微鏡(OM)和掃描電子顯微鏡(SEM)研究和評(píng)價(jià)金屬鎳在相同的熔煉和凝固工藝條件下外加粒子對(duì)純鎳微觀組織的影響，并探討其細(xì)化機(jī)理，為細(xì)化劑的選擇及其細(xì)化工藝提供合理的參考依據(jù)。
　　 本文研究分別將TiB2，CeO2，TiC和La2O3加入到純鎳中，結(jié)果表明，通過(guò)外加形核質(zhì)點(diǎn)對(duì)純鎳進(jìn)行晶粒細(xì)化時(shí)，晶粒的大小與細(xì)化劑

3、的選擇和添加量有著非常緊密的聯(lián)系，不同細(xì)化劑對(duì)純鎳的細(xì)化效果以及規(guī)律也呈現(xiàn)出不同的趨勢(shì)。將TiB2粉末加入純鎳中，在相同的工藝下隨著添加量的增加，純鎳晶粒大小不斷減小，達(dá)到一定量時(shí)趨于穩(wěn)定。其變化規(guī)律為:TiB2的含量由0wt％增加到0.7wt％時(shí)，平均晶粒尺寸由未細(xì)化的323μm減小到41μm，進(jìn)一步增大TiB2的含量，純鎳的晶粒尺寸幾乎沒(méi)有變化。當(dāng)CeO2量為0.9wt％時(shí)，純鎳的平均晶粒尺寸由323μm減小到53μ。La2O3的加

4、入量為0.4wt％時(shí)，純鎳的平均晶粒尺寸由323μm減小到了53μm。另外，研究TiC對(duì)鎳金屬的細(xì)化效果發(fā)現(xiàn)，添加量為0.3wt％時(shí)細(xì)化效果最好，平均晶粒尺寸由細(xì)化前的323μm減小到35μm，繼續(xù)添加時(shí)晶粒尺寸不再減小。
　　 采用掃描電子顯微鏡(SEM)對(duì)凝固后的純鎳組織進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，通過(guò)添加（TiB2，CeO2，TiC和La2O3）之后，結(jié)晶的鎳晶粒內(nèi)部均存在尺寸約為5μm的形核質(zhì)點(diǎn)，這些外加質(zhì)點(diǎn)可以使純鎳中的有效形核質(zhì)點(diǎn)