[发明专利]一种铸造镍基合金的相分计算方法

说明书

技术领域

本发明属于合金质量分析技术，涉及一种铸造镍基合金的相分计算方法。

背景技术

在高温长时条件下，铸造镍基合金常会沉淀析出有害的拓扑密排（TCP）相,为防止这类相的形成，提高合金的长期组织稳定性，有必要对合金的成分范围进行进一步的控制。相分计算是指：通过计算合金中剩余基体的平均电子空位数Nv，并与其Nv临界值对比后，来预测和控制TCP相（主要是σ相）形成的一种重要方法。当Nv计算值高于Nv临界值时，合金形成σ相；当Nv计算值低于Nv临界值时，合金不形成σ相。这样可以在保证铸造镍基合金主要性能要求的同时，使合金的组织依然稳定，避免在使用过程中出现TCP相，而使合金塑性和韧性显著降低。目前的一种铸造镍基合金的相分的计算方法参见《金属材料学》，吴承建，冶金工业出版社，2000年10月；《美国镍基高温合金》，冶军，科学出版社，1978年，P16-17。其缺点是：该书只讲述了镍基合金电子空位数的计算原理，但没有提出具体的计算方法，不能应用于铸造镍基合金的实际生产中，也无法实现铸造镍基合金的质量控制。

发明内容

本发明的目的是：提出一种铸造镍基合金的相分计算方法，以便应用于铸造镍基合金的实际生产中，实现铸造镍基合金的质量控制。

本发明的技术方案是：一种铸造镍基合金的相分计算方法，其特征在于：相分计算步骤如下：

1、分析铸造镍基合金化学成分：对铸造镍基合金进行化学成分分析，实测出铸造镍基合金中以下各元素的质量百分数，需要分析的为：C、Mn、Cr、Mo、V、Co、Al、Ti、B、Fe、W、Nb、Hf、Ta、Zr、Ni，得到铸造镍基合金的元素成分表，计算得到铸造镍基合金各元素的重量百分数，忽略铸造镍基合金化学成分中质量百分数不大0.001%的杂质元素；

2、确定铸造镍基合金各元素的初始原子分数：将铸造镍基合金各元素的重量百分数除以相应元素的原子量，得到各元素的摩尔数，对摩尔数进行数值归一处理后，得到相应元素的初始原子分数；数值归一处理的方法是：

用铸造镍基合金中各元素的摩尔数分别除以所有元素的摩尔数总和得到的百分数为各元素的初始原子分数；

3、确定形成硼化物后铸造镍基合金成分的原子分数：按照下述方法之一确定形成硼化物后铸造镍基合金成分的原子分数：

3.1、若铸造镍基合金中含有Ti元素，则硼化物的成分式为：

（Mo_0.5Ti_0.15Cr_0.25Ni_0.1）₃B₂；

Mo元素形成硼化物后的原子分数M_Mo为：

M_Mo=F_Mo-F_B÷2×0.5×3；

式中，F_Mo为钼元素形成硼化物前的原子分数，F_B为硼元素形成硼化物前的原子分数；

Ti元素形成硼化物后的原子分数M_Ti为：

M_Ti=F_Ti-F_B÷2×0.15×3；

式中，F_Ti为钛元素形成硼化物前的原子分数；

Cr元素形成硼化物后的原子分数M_Cr为：

M_Cr=F_Cr-F_B÷2×0.25×3；

式中，F_Cr为铬元素形成硼化物前的原子分数；

Ni元素形成硼化物后的原子分数M_Ni为：

M_Ni=F_Ni-F_B÷2×0.25×3；

式中，F_Ni为镍元素形成硼化物前的原子分数；

3.2、若铸造镍基合金中不含有Ti元素，则硼化物的成分式为：

（Mo_0.55Cr_0.30Ni_0.15）₃B₂；

Mo元素形成硼化物后的原子分数M_Mo为：

M_Mo=F_Mo-F_B÷2×0.55×3；

式中，F_Mo为钼元素形成硼化物前的原子分数；