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硼對Fe-36Ni因瓦合金熱塑性的影響

時間:2014-12-17 15:27:26

     Fe-36Ni因瓦合金是一種非常重要的鎳合金功能材料,具有超低的熱膨脹係數,關於該硫鐵合金的研究近年來取得了顯著進展,在光真空工業和電器工業中應用廣泛。目前,Fe-36Ni因瓦合金的研究主要集中在力學性能、焊接性能和熱膨脹性能等方麵,對其熱塑性的研究鮮有報道。有研究指出,鋼中添加B元素可抑製S、P等雜質元素對熱塑性的惡化,B元素高溫時易偏聚到晶界,不僅可抑製S、P等雜質的晶界偏聚,還可加速高溫變形時動態再結晶的發生,提高鋼的熱塑性,因此研究了B元素對合金熱塑性的影響。

采用碳管爐在氬氣保護氣氛下冶煉不同B含量的試驗合金,冶煉過程選用Fe-36Ni因瓦合金作為母料,每爐質量為1.7kg,先升溫至1550℃,待合金熔清後,加入矽、鋁脫氧,最後加入不同含量的硼鐵,均勻成分和溫度後,進行澆鑄。試驗合金的化學成分如表1所示。將冶煉鑄錠在1200℃保溫2h後進行鍛造,終鍛溫度在1050℃以上,最終鍛造為直徑Φ14~15mm的盤條,隨後空冷至室溫。將鍛造盤條加工成Φ10mm×120mm的高溫拉伸試樣。
真空條件下在Gleeble-3800熱模擬試驗機上進行熱拉伸試驗,試樣以10℃/s的升溫速率加熱至1300℃,保溫300s,再以3℃/s的冷卻速率降至預定的拉伸溫度(850~1050℃),溫度間隔為50℃,保溫60s,最後以ε=0.01s-1的應變速率進行勻速拉伸,試樣拉斷後快速噴吹壓縮氣體,以保持斷口的組織形貌,隨後測定試樣的斷麵收縮率。利用掃描電鏡對不同溫度下的高溫拉伸斷口進行觀察,將斷口附近的試樣沿縱界麵剖開,在苦味酸酒精溶液中熱浸60s後,采用光學顯微鏡對其進行組織觀察。結果表明:
(1)850~1000℃溫度範圍內,Fe-36Ni因瓦合金斷麵收縮率小於40%,熱塑性較差,拉伸斷口均為明顯沿晶脆性斷裂;1050℃時,熱塑性較好,拉伸斷口為典型的韌性斷裂。
    (2)添加0.01%B可顯著提高Fe-36Ni因瓦合金850~1050℃溫度範圍內的熱塑性,尤其是850~1000℃範圍內的熱塑性,斷麵收縮率均大於80%,拉伸斷口均為典型的韌性斷裂;熱塑性的提高,主要與B元素的晶界偏聚和降低動態結晶開始溫度有關。