純鎳細(xì)化劑的選擇與細(xì)化機理初探.pdf

1、根據(jù)Hall-petch公式σs=σo+kd-1/2，細(xì)化晶粒既能提高材料的強度，又能改善材料的塑性，是提高材料性能的有效手段。細(xì)化晶粒的方法分為物理和化學(xué)兩大類，其中常見的細(xì)化方法有形變處理細(xì)化法、物理場細(xì)化法、快速冷卻法、機械物理細(xì)化法及添加細(xì)化劑和變質(zhì)劑等。物理細(xì)化方法處理材料純凈度高，不會對金屬熔體帶來外來夾雜，細(xì)化效果好；化學(xué)添加劑法細(xì)化效果穩(wěn)定、作用快、操作方便、適應(yīng)性強，是目前最普遍的細(xì)化方法。對鋁及鋁合金、鎂及鎂合金采用

2、化學(xué)添加劑法細(xì)化晶粒的文獻(xiàn)報道已經(jīng)很多，但對鎳及鎳合金細(xì)化的文獻(xiàn)報道卻很少。
　　 本文采用化學(xué)添加劑法細(xì)化純鎳的晶粒，向純鎳熔體中添加了多種合金元素和化合物，不同的合金元素和化合物對純鎳的晶粒細(xì)化能力不同，細(xì)化能力由強到弱依次為鈦化物2、鈦化物1、純Ce、混合稀土及含鈦化物2的合金。添加含鈦化物2的合金與添加鈦化物2的細(xì)化效果相比，鈦化物2的細(xì)化效果明顯大于含鈦化物2的合金的細(xì)化效果，因此初步推斷含鈦化物2的合金中間合金當(dāng)中包

3、含的合金元素對于純鎳基本無細(xì)化效果。稀土元素在純鎳凝固過程中，易偏析造成頸縮現(xiàn)象，使枝晶熔斷、游離，增加形核質(zhì)點；同時稀土元素降低表面能，促進(jìn)形核，而使晶粒細(xì)化。但是成分過冷引起的晶粒細(xì)化作用通常是很弱的，對純鎳晶粒的細(xì)化作用較小。研究結(jié)果表明：隨著鈦化物2添加量的增大，純鎳的晶粒尺寸不斷減小，未添加鈦化物2時純鎳晶粒尺寸為242μm;當(dāng)鈦化物2添加量為0.8％時，晶粒尺寸減小為46μm，進(jìn)一步增大鈦化物2的添加量時，晶粒尺寸基本保持穩(wěn)

4、定，當(dāng)鈦化物2添加量為1.2％細(xì)化效果達(dá)到最佳。運用電子探針對細(xì)化試樣進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)當(dāng)鈦化物2添加量較低時，鈦化物2在鎳熔體中均勻分布，在晶內(nèi)及晶界均有鈦化物2存在，鈦化物2起到了異質(zhì)核心的作用；當(dāng)鈦化物2添加量較高時，鈦化物2粒子聚集，鈦化物2的含量明顯晶界高于晶內(nèi)，晶界的鈦化物2減慢晶界的遷移速度，使晶粒大小不均一。運用接觸角理論、點陣常數(shù)相當(dāng)理論、非均質(zhì)形核中靜電作用的理論，定性的分析了鈦化物2細(xì)化純鎳的機理。鈦化物2由于具有極高