鎳基高溫合金等金屬材料歡迎咨詢上海霆鋼金屬集團有限公司

根據(jù) Inconel600 合金的元素組成， 如表 1 所示，并結(jié)合計算的關(guān)于鋼液中固態(tài)化合物的價電子結(jié)構(gòu)，找出固態(tài)化合物（包含稀土氧化物）中原子相應(yīng)的雜階與晶格電子數(shù)，歸納成表 2 。 依照關(guān)于 TiC 的價電子結(jié)構(gòu)的分析可知， TiC 在高溫下穩(wěn)定存在時， Ti 原子為 B9 雜階時最為穩(wěn)定。 由此計算出晶胞內(nèi) 所含的晶格電子數(shù)與共價電子數(shù)， 進而計算出固態(tài)化合物的 ξ ， 依據(jù)表 2 算出鎳的晶格電子遷移趨勢 ξ 為 0.430739 ， 進而算出基底與形核相之間的定義無量綱特征參數(shù) Δξ ， 見表 3 。 Δξ 的計算公式為： Δξ=2 |ξ Ni -ξ α | ξ Ni +ξ α （ 1 ）式中： α 為 TiC 、 Ce 2 O 3 等合金中的固態(tài)化合物。

由表 3 可知， Ce 2 O 3 、 La 2 O 3 和 Ti 2 O 3 與 Ni 的定義特征參量 △ξ 分別 為 0.72546 、 0.73764 、 0.58311 ， TiC與 TiN 與 Ni 的 △ξ 分別為 0.24270 、 0.38073 ， 相比而言， Ce 2 O 3 、 La 2 O 3 和 Ti 2 O 3 與 Ni 的 定義特征參量 Δξ接近于 2 倍的 TiC 與 TiN 與 Ni 的 Δξ 。 而 Al 2 O 3 和SiO 2 與 Ni 的 定 義特征參量 Δξ 分別 為 0.42297 和0.42993 。 由此可知， Ce 2 O 3 、 La 2 O 3 和 Ti 2 O 3 作為合金的異質(zhì)形核基底而言， 其兩相之間晶格電子遷移趨勢大， 異質(zhì)形核效果好， TiC 與 TiN 的異質(zhì)形核效果較差， 相比較而言 Al 2 O 3 和 SiO 2 為 Ni 元素中的中等有效異質(zhì)形核核心。 TiC 和 TiN 的異質(zhì)形核效果最差。

在凝固過程中， 當 Inconel600 合金中稀土夾雜物含量適當時， 這些高熔點化合物能作為鎳元素形核的異質(zhì)形核核心來促進形核， 定義特征參量大， 細 化合金晶粒效果好。 例如：對適量的 Ce 2 O 3 和La 2 O 3 對純鎳的晶粒細化進行了研究， 其能作為鎳元素的異質(zhì)形核核心， 并優(yōu)化了純鎳的性能；研究了 Y 2 O 3 對一種鎳基高溫合金組織與性能的影響， 結(jié)果表明， 合金晶粒度隨 Y 2 O 3 質(zhì)量分數(shù)的增加而減??；用 雙脈沖電鍍制備了 Ni-Al 2 O 3 納米復(fù)合鍍層， 研究發(fā)現(xiàn)， 納米 Al 2 O 3 顆粒的加入使鎳鍍層的晶體擇優(yōu)取向發(fā)生改變， 晶粒細化。

結(jié)論 （ 1 ） 定義特征參量越大， 在基底與形核相之間晶格電子的遷移率越大， 越有利于異質(zhì)形核。 （ 2 ） TiC 和 TiN 與 Ni 的 Δξ 分別為 0.24270 和0.38073 ； Al 2 O 3 、 SiO 2 和 Ti 2 O 3 與 Ni 的 Δξ 分 別 為0.42297 、 0.42993 和 0.58311 ； Ce 2 O 3 和 La 2 O 3 與 Ni的 Δξ 分別為 0.72546 和 0.73764 。

（ 3 ） 相比而言， Ce 2 O 3 、 La 2 O 3 和 Ti 2 O 3 為 Inconel600合金中 鎳元素異質(zhì)形核的最有效形核核心， Al 2 O 3 、SiO 2 為中等有效形核核心； 而 TiC 和 TiN 的異質(zhì)形核效果最差。