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铸遗 FOUNDRY
Dec.2015 Vol.64No.12
水冷铜悬浮熔炼K4169合金的组织和力学性能
董天文，寇生中，蒲永亮，张志栋，郭晓凡，曲红霞
(兰州理工大学，省部共建有色金属先进加工与再利用国家重点实验室，甘肃兰州730050)
摘要：利用水冷铜甘悬浮熔炼制备K4169合金，采用扫描电子显微镜（SEM)、X射线衍射（XRD）等，研究了水冷铜悬浮熔炼对K4169合金的组织和室温力学性能的影响。研究结果表明：熔炼工艺对K4169合金析出相无明显影响；水冷铜增埚悬浮熔炼相比真空感应熔炼K4169合金存在更明显的枝晶组织和块状、链状的Laves相；室温下拉伸性能比真空感应熔炼K4169合金高56%；水冷铜悬浮熔炼K4169试样断口中二次枝晶臂排列紧密，三次枝晶臂相互交联，而真空感应熔炼试样枝晶臂更加短小；水冷铜埚悬浮熔炼比真空感应熔炼K4169合金室温下抗压强度高25%，但塑性较低。
关键词：水冷铜埚悬浮熔炼（CCLM)；显微组织；析出相；力学性能
中图分类号：TG146.1文献标识码：A文章编号：1001-4977(2015）12-1254-04
MicrostructureandMechanicalPropertiesofK4169
AlloybytheCold Crucible LevitationMelting
DONG Tian-wen, KOU Sheng-zhong, PU Yong-liang, ZHANG Zhi-dong,GUO Xiao-fan, QU Hong-xia
(State Key Laboratory of Advanced Processing and Recycling of Non-Ferrous Metals, Lanzhou University of
Technology,Lanzhou 730050, Gansu, China)
Abstract:K4169 alloy was prepared by the cold crucible levitation melting(CCLM). The effect of meting technology on the microstructure and mechanical properties at room temperature of the alloy prepared were explored by SEM, XRD etc. The research shows that the phase exits not significant difference by different melting method in K4169; the dendritic structure, large and chain Laves phase is more obvious in the sample prepared by CCLM than by the vacuum induction melting (VIM); tensile property at room temperature of K4169 by CCLM is 56% higher than by VIM , fracture surface shows secondary dendrite arms are arranged densely, third dendrite arms connect each other, the dendrite arms of K4169 by VIM are shorter; compressive strength of the sample by CCLM is 25% higher than by VIM and compressive plastic is lower.
Key words: cold crucible levitation melting (CCLM) ; microstructure; phase; mechanical properties
K4169合金是一种时效沉淀强化型Ni-Cr-Fe基铸造高温合金，具有良好的力学性能。近年来，随着航空发动机、地面燃气轮机等的发展需求，对高温合金的性能提出更高的要求，如更高的使用温度、良好的抗氧化和抗燃气腐蚀能力等-。由于高温合金的合金化程度高，与普通的钢材熔炼工艺有较大不同，在原料合格的基础上，熔炼工艺对提升其性能显得尤为关键。目前高温合金常用的熔炼工艺包括VIM（真空感应炉熔炼）、VAM（真空电弧熔炼）、ESR（电渣重熔）、 VAR（真空感应重熔）等，或其中两种或三种的结合[67)。水冷铜埚悬浮熔炼（CCLM）适用于熔炼高熔点活性金属，可以避免耐火材料对合金的污染，同时采用电磁力搅拌可以得到成分、温度均匀的熔体，常用于熔炼非晶合金、TiA1合金等，在熔炼高温合金
方面鲜有报道-10。本试验以K4169合金作为研究对象，考察CCLM熔炼对K4169合金组织和力学性能的影响。
试验方法
试验材料分别为水冷铜悬浮熔炼的K4169合金与国产真空感应熔炼的Φ30mm的K4169合金棒材。 CCLM熔炼的K4169合金采用纯度为99%的Ni、Cr Nb、Mo、AI和Ti作为原材料，在超声波清洗仪中清洗 20min，配制重量为60g的合金，其成分如表1所示。在高纯氩气保护下，利用水冷铜埚悬浮熔炼设备熔炼母合金锭，并反复熔炼3次，使其成分均匀，随后以真空吸铸法制备Φ6mm试样。利用线切割和机加工，在VIM熔炼的合金棒材边缘取Φ6mm试样，并将两种工艺的试样加工成尺寸为6mmx9mm的压缩试样和
基金项目：国家重点基础研究发展计划（编号：2012CB722800）。收稿日期：2015-10-08收到初稿，2015-10-22收到修订稿。
作者简介：董天文（(1991-)，男，硕士生，研究方向为高温合金。E-mail：twd013@163.com 通讯作者：寇生中，男，教授，博士。E-mail：kousz@lut.cn