含铝Monel合金的制备及组织的研究

论文摘要

含铝Monel合金在海水、酸、碱、盐环境中具有优异的耐蚀性,广泛用于各行业中。随着工业的发展,对该合金的性能要求逐渐提高,合理选择熔炼工艺和合金成分是改善合金组织及提高合金性能的有效手段。本文采用真空熔炼方法,制备了不同熔炼工艺和含铝量下的含铝Monel合金,并研究了此合金的显微组织特征及熔炼工艺和含铝量对合金组织的影响。研究结果表明:在不同的熔炼工艺和含铝量下,合金组织均由树枝晶状的γ基体和γ′相（Ni3Al金属间化合物）组成,其中γ′相有两种存在形式:一种为基体上弥散分布的γ′相,它具有两种形态,在枝晶干上为单个颗粒弥散分布,在枝晶干与枝晶间的过渡区为花瓣状;另一种为在枝晶间以离异共晶形式存在的γ′相,同时,随着含铝量的增加,γ′共晶相逐渐增多。随着熔体温度的升高,γ相逐渐细化,共晶γ′相逐渐增多,枝晶干上的γ′相的尺寸逐渐减小。此外,随着熔体温度的升高,合金的硬度逐渐提高,试棒不同部位硬度的差别逐渐减小,表明合金的宏观偏析逐渐降低。同时,枝晶间到枝晶干显微硬度的变化逐渐减小,表明微观偏析也同时降低。当熔体温度为1450℃时,合金的硬度达到最大值HB272,且硬度的差别较小,宏观、微观偏析程度较小。随着熔体保温时间的延长,γ相先细化后粗化,共晶γ′相先增多后减少,然而枝晶干上的γ′相的直径有相反的趋势。当保温时间为60min时,γ相尺寸较小,共晶γ′相较多,枝晶干上γ′相的直径较小。并且随着熔体保温时间的延长,合金的硬度先增大后减小。当熔体保温时间为60min时,合金的硬度达到最大HB272,试棒不同部位硬度的差别较小,合金的宏观偏析较小。同时,枝晶间到枝晶干的显微硬度的变化较小,表明微观偏析程度较低。在实验含铝量下,合金在模拟海水中的腐蚀形式为点蚀;并且随着含铝量的增加,合金在模拟海水中的耐蚀性先增强后减弱。当含铝量为3.0wt%时,合金的耐蚀性最佳。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 选题背景及意义
• 1.2 镍基耐蚀合金概述
• 1.2.1 镍基耐蚀合金的发展与展望
• 1.2.2 常用镍基耐蚀合金
• 1.2.3 合金元素的作用简介
• 1.3 镍基耐蚀合金熔炼方法
• 1.3.1 传统熔炼方法
• 1.3.2 新一代熔炼方法
• 1.4 研究目的及内容
• 1.4.1 研究目的
• 1.4.2 研究内容
• 2 实验方案及内容
• 2.1 材料的制备
• 2.1.1 配料成分
• 2.1.2实验原料
• 2.1.3 实验设备
• 2.1.4 制备工艺
• 2.2 实验方案
• 2.2.1 熔体温度
• 2.2.2 熔体保温时间
• 2.2.3 含铝量
• 2.3 性能测试
• 2.3.1 硬度测试
• 2.3.2 耐蚀性能测试
• 2.4 显微组织分析
• 2.4.1 金相试样制备
• 2.4.2 物相分析与组织观察
• 3 含铝Monel合金铸态组织特征
• 3.1 物相鉴定
• 3.2 显微组织构成与分析
• 3.2.1 γ基体
• 3.2.2 γ′相
• 3.3 本章小结
• 4 熔炼工艺对含铝Monel合金组织与硬度的影响
• 4.1 熔体温度对含铝Monel合金组织与硬度的影响
• 4.1.1 熔体温度对含铝Monel合金组织的影响
• 4.1.2 熔体温度对含铝Monel合金硬度的影响
• 4.1.3 结果分析与讨论
• 4.2 熔体保温时间对含铝Monel合金组织与硬度的影响
• 4.2.1 熔体保温时间对含铝Monel合金组织的影响
• 4.2.2 熔体保温时间对含铝Monel合金硬度的影响
• 4.2.3 结果分析与讨论
• 4.3 本章小结
• 5 含铝量对Monel合金组织与部分性能的影响
• 5.1 含铝量对Monel合金性能的影响
• 5.1.1 含铝Monel合金的浸泡腐蚀研究
• 5.1.2 含铝Monel合金的电化学腐蚀研究
• 5.2 含铝量对Monel合金组织的影响
• 5.3 结果分析与讨论
• 5.4 本章小结
• 6 结论
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士阶段发表的论文