D0I:10.13374/j.issn1001-053x.2000.02.007 第22卷第2期 北京科技大学学报 Vol.22 No.2 2000年4月 Journal of University of Science and Technology Beijing Apr.2000 Fe-Al基金属间化合物的电渣重熔工艺 高德春杨王玥 陈崇禧孙祖庆 北京科技大学材料科学与工程学院，北京100083 摘要通过适当的非真空治炼+电渣重熔工艺，制备了含Cr的F©AI基金属间化合物合金. 实验发现，选择适当的热输入工艺参数，电渣重熔过程极大地降低了F©A1I基金属间化合物合 金中的S,O,H,P等杂质元素的含量，改善了析出相的大小与分布.铸锭具有良好的热加工性能， 经锻造和中温热机械处理后，纵向室温延伸率分别超过8%和10%，屈服强度超过400MP,新 裂强度达到700MPa,力学性能与同类真空冶炼大体积材料的性能相当. 关键词FeAl基合金：电渣重熔：非真空冶炼：机械性能 分类号TF14;TG14 Fe-Al基金属间化合物具有优异的高温耐 熔炉，制得Φl10mm的铸锭，电渣重熔时将保护 氧化性、硫化性和强度质量比，对于室温下塑 渣mcs,:mo.=7:3(质量比)在850℃保温2h.设计 性较差和超过600℃高温时强度急剧降低的问 的电渣重熔铸锭与对比用的真空治炼铸锭(716 题，通过合金化和中温热机械处理己得到了极 m)的化学成分示于表1.将电渣重熔铸锭在1 大的改善1.但是Fe-Al基金属间化合物材料 100-850℃锻造开坯后，于1000-800℃进行热轧 的制备对原材料和工艺的要求都很高，特别要 直至5mm,然后在720-580℃经多道次轧制成 求高的真空度，否则影响最终材料的力学性能. 2mm厚的薄板.薄板线切割成标距为10mm的 近年来非真空冶炼与随后的电渣重熔技术 室温拉伸试样，在Instron4507材料实验机上进 相结合，已在FeAL,NiA1等金属间化合物中得 行拉伸试验，拉伸速度0.5mm/min.利用扫描电 到应用.文献[3]认为，电渣重熔可以去除非真 镜和光学显微镜进行组织观察， 空治炼电极中的氢原子，提高材料的韧性、塑性 表1电渣重熔与真空冶炼铸锭的设计成分（质量分数） 和耐疲劳性能，同时指出，非真空冶炼要求碳 Table 1 The designing compositions of ESR and 716m in 含量较低，而电渣重熔法含有一定量的碳（如C vacuum melting ingots 名 质量分数为0.074%0.14%)，通过C的固溶强 合金 Al Cr Nb C Z B 化作用和形成的Fe,AIC析出相的弥散强化作 ESR1 16 5.5 0.015 用，来提高高温性能，并有可能改善电渣重熔工 ESR2 16 5.5 0.4 0.015 艺 ESR3 12 5.5 0.4 0.015 本文研究了与真空冶炼成分相近、含有较 ESR4 16 55 0.015 ESR5 16 5.5 0.4 0.015 低碳含量的FeAl基金属间化合物的非真空冶 ESR6 16 5.5 0.4 0.015 0.1 0.1 炼加电渣重熔过程，在国内首次通过非真空治 716m 16 5.50.40.015 炼方法制备了FeAl基金属间化合物合金. 2实验结果 1实验过程 2.1非真空冶炼及电渣重熔工艺 采用纯Fe,Al,Cr等在70kW高频感应炉中， 非真空冶炼及电渣重熔过程中，考虑到S 经非真空冶炼(AIM)方法制备成69mm的电 对FeAl基合金的塑性会产生不良影响，采用钙 极，所用的保护渣为55mco+25mo,+20mcas(m为 铝系渣，可以较好地起到脱$作用；又因为合金 质量).用铝石灰作脱氧剂，并加少量Ca脱氧， 本身A!含量很高，也能起到很好的脱氧效果， 浇铸电极时通Ar气保护，采用100kW电渣重 对试验的3种非真空冶炼电极不同部位A1含 1999-12-6收稿高德春男，31岁，博士生 量的化学分析结果（表2）表明，由于非真空冶 ·“863”计划资助项目(No.715-005-0121) 炼所得电极冷却较快，沿长度方向A1没有出现第 卷 第 期 年 月 北 京 科 技 大 学 学 报 心 一 基金属 间化合物 的 电渣重熔工艺 高德春 杨王明 陈崇禧 孙祖庆 北京科技大学材料科学与工程学院 ， 北京 摘 要 通 过 适 当 的非 真 空 冶 炼 电渣 重熔 工 艺 ， 制 备 了含 的 基 金 属 间化合物合金 实验 发现 ， 选择 适 当 的热 输入 工 艺参 数 ， 电渣重熔过程 极 大地 降低 了 基 金属 间化 合物合 金 中 的 ，，， 等 杂质 元 素 的含 量 ， 改善 了析 出相 的大小与分布 铸锭 具有 良好 的热加 工 性 能 ， 经 锻 造和 中温热机 械处 理 后 ， 纵 向室温延 伸率 分 别超 过 和 ， 屈 服 强度超 过 ， 断 裂强度 达 到 ， 力 学性 能与 同类真 空 冶 炼大体积材料 的性 能相 当 关键 词 一 基 合 金 电渣重熔 非 真空 冶 炼 机械性 能 分 类号 熔 炉 ， 制 得中 的铸锭 ， 电渣 重熔 时将保 护 渣 脚 、 。 尸 质量 比 在 ℃ 保温 设计 的 电渣 重 熔 铸锭 与对 比用 的真 空 冶 炼铸锭 的化 学 成分 示 于 表 将 电渣重熔铸锭 在 一 ℃ 锻造开 坯 后 ， 于 一 进行热 轧 直 至 ， 然 后 在 一 ℃ 经 多道 次轧 制成 厚 的薄板 薄 板 线切 割成 标距 为 的 室 温 拉 伸 试 样 ， 在 材 料 实验 机上 进 行 拉伸试验 ， 拉伸 速度 利用 扫描 电 镜 和 光 学 显 微镜 进 行 组 织 观 察 表 电渣 重 熔 与真 空 冶炼铸锭 的设 计 成 分 质量 分数 一 一 基 金 属 间化 合 物 具 有 优 异 的 高温 耐 氧化性 、 硫 化 性和 强 度质 量 比 对 于 室温下 塑 性 较 差 和 超 过 ℃ 高温 时 强 度 急剧 降低 的 问 题 ， 通 过 合 金 化 和 中温 热 机械 处 理 己 得 到 了极 大 的改 善〔， ， ’ 二 但 是 一 基 金 属 间化 合 物材 料 的制 备 对 原 材料 和 工 艺 的要 求 都 很 高 ， 特 别 要 求 高的真空度 ， 否 则影 响最 终材料 的力 学性 能 近年 来 非 真 空 冶 炼 与 随 后 的 电渣重 熔技 术 相 结 合 ， 已 在 ， 等 金 属 间化 合 物 中得 到 应 用 文 献 〔 认 为 ， 电渣 重 熔 可 以去 除非 真 空 冶 炼 电极 中的氢 原子 ， 提 高材料 的韧性 、 塑 性 和 耐 疲 劳性 能 同 时指 出 ， 非 真 空 冶 炼要 求碳 含 量较低 ， 而 电渣 重熔法含 有一 定 量 的碳 如 质 量 分 数 为 一 ， 通 过 的固溶强 化 作用 和 形 成 的 析 出相 的弥 散 强 化作 用 ， 来 提 高高温性 能 ， 并有 可 能改善 电渣重熔工 艺 ， 本 文 研 究 了与 真 空 冶 炼 成 分 相 近 、 含 有较 低 碳含 量 的 基 金 属 间化 合 物 的非 真 空 冶 炼加 电渣 重 熔过程 在 国 内首 次通 过 非 真 空 冶 炼 方 法 制 备 了 基 金 属 间化 合 物 合 金 合金 ， ， 实验过程 采用 纯 ， ， 等在 高频 感应 炉 中 ， 经 非 真 空 冶 炼 方 法 制 备成 中 的 电 极 ， 所用 的保护渣 为 。 ，。 。 为 质 量 用 铝 石 灰作脱 氧剂 ， 并加 少 量 脱 氧 ， 浇 铸 电极 时 通 气 保护 采用 电渣 重 一 一 收稿 高德春 男 ， 岁 ， 博士 生 “ ，， 计 划 资助 项 目 一 一 实验结果 非真空冶炼及 电渣重熔工艺 非 真 空 冶 炼及 电渣 重熔 过程 中 ， 考 虑 到 对 一 基 合 金 的塑 性会 产 生 不 良影 响 ， 采用钙 铝 系渣 ， 可 以较好 地起 到 脱 作 用 又 因为合 金 本 身 含量 很 高 ， 也能起 到很 好 的脱氧 效果 对 试验 的 种 非 真 空 冶 炼 电极 不 同部位 含 量 的化 学分 析 结果 表 表 明 ， 由于 非真空 冶 炼所 得 电极冷 却 较快 ， 沿 长 度 方 向 没 有 出现 DOI ：10．13374／j ．issn1001－053x．2000．02．007