[發明專利]一種鑄造鎳基合金的相分計算方法

有效

• 申請號: 201310170281.0
• 申請日: 2013-05-10
• 公開（公告）號: CN103276246A
• 公開（公告）日: 2013-09-04
• 發明（設計）人: 張軍;梁經緯;彭穎;張玉濤;池洪琳;劉增社
• 申請（專利權）人: 西安航空動力股份有限公司
• 主分類號: C22C19/03
• 分類號: C22C19/03;C22C19/05
• 代理公司: 中國航空專利中心 11008
• 代理人: 梁瑞林

技術領域

本發明屬于合金質量分析技術，涉及一種鑄造鎳基合金的相分計算方法。

背景技術

在高溫長時條件下，鑄造鎳基合金常會沉淀析出有害的拓撲密排（TCP）相,為防止這類相的形成，提高合金的長期組織穩定性，有必要對合金的成分范圍進行進一步的控制。相分計算是指：通過計算合金中剩余基體的平均電子空位數Nv，并與其Nv臨界值對比后，來預測和控制TCP相（主要是σ相）形成的一種重要方法。當Nv計算值高于Nv臨界值時，合金形成σ相；當Nv計算值低于Nv臨界值時，合金不形成σ相。這樣可以在保證鑄造鎳基合金主要性能要求的同時，使合金的組織依然穩定，避免在使用過程中出現TCP相，而使合金塑性和韌性顯著降低。目前的一種鑄造鎳基合金的相分的計算方法參見《金屬材料學》，吳承建，冶金工業出版社，2000年10月；《美國鎳基高溫合金》，冶軍，科學出版社，1978年，P16-17。其缺點是：該書只講述了鎳基合金電子空位數的計算原理，但沒有提出具體的計算方法，不能應用于鑄造鎳基合金的實際生產中，也無法實現鑄造鎳基合金的質量控制。

發明內容

本發明的目的是：提出一種鑄造鎳基合金的相分計算方法，以便應用于鑄造鎳基合金的實際生產中，實現鑄造鎳基合金的質量控制。

本發明的技術方案是：一種鑄造鎳基合金的相分計算方法，其特征在于：相分計算步驟如下：

1、分析鑄造鎳基合金化學成分：對鑄造鎳基合金進行化學成分分析，實測出鑄造鎳基合金中以下各元素的質量百分數，需要分析的為：C、Mn、Cr、Mo、V、Co、Al、Ti、B、Fe、W、Nb、Hf、Ta、Zr、Ni，得到鑄造鎳基合金的元素成分表，計算得到鑄造鎳基合金各元素的重量百分數，忽略鑄造鎳基合金化學成分中質量百分數不大0.001%的雜質元素；

2、確定鑄造鎳基合金各元素的初始原子分數：將鑄造鎳基合金各元素的重量百分數除以相應元素的原子量，得到各元素的摩爾數，對摩爾數進行數值歸一處理后，得到相應元素的初始原子分數；數值歸一處理的方法是：

用鑄造鎳基合金中各元素的摩爾數分別除以所有元素的摩爾數總和得到的百分數為各元素的初始原子分數；

3、確定形成硼化物后鑄造鎳基合金成分的原子分數：按照下述方法之一確定形成硼化物后鑄造鎳基合金成分的原子分數：

3.1、若鑄造鎳基合金中含有Ti元素，則硼化物的成分式為：

（Mo_0.5Ti_0.15Cr_0.25Ni_0.1）₃B₂；

Mo元素形成硼化物后的原子分數M_Mo為：

M_Mo=F_Mo-F_B÷2×0.5×3；

式中，F_Mo為鉬元素形成硼化物前的原子分數，F_B為硼元素形成硼化物前的原子分數；

Ti元素形成硼化物后的原子分數M_Ti為：

M_Ti=F_Ti-F_B÷2×0.15×3；

式中，F_Ti為鈦元素形成硼化物前的原子分數；

Cr元素形成硼化物后的原子分數M_Cr為：

M_Cr=F_Cr-F_B÷2×0.25×3；

式中，F_Cr為鉻元素形成硼化物前的原子分數；

Ni元素形成硼化物后的原子分數M_Ni為：

M_Ni=F_Ni-F_B÷2×0.25×3；

式中，F_Ni為鎳元素形成硼化物前的原子分數；

3.2、若鑄造鎳基合金中不含有Ti元素，則硼化物的成分式為：

（Mo_0.55Cr_0.30Ni_0.15）₃B₂；

Mo元素形成硼化物后的原子分數M_Mo為：

M_Mo=F_Mo-F_B÷2×0.55×3；

式中，F_Mo為鉬元素形成硼化物前的原子分數；