纯镍线材的表面缺陷及生产工艺的研究

摘要

由于镍及镍基合金优良的耐高温、抗氧化、抗蚀等性能，其不但被广泛地应用于汽车零件、化学工业设备以及电子产品等，而且随着航空、汽车、电子等工业的飞速发展，被用于特殊用途的零部件、机器制造、火箭技术装备等产品中。目前，镍被视为国民经济建设的重要战略物质，其资源的有效开发和综合利用一直为各国所重视。随着重视程度的增加，镍及镍基合金的质量要求也就日益严格，不仅要求其具有合格的化学成分和使用性能，而且还要求其具有合格的内在质量与表面质量。但目前国内外对纯镍生产工艺和组织性能方面的研究和报道都较少，因此提出本课题的研究具有一定的实际意义。 本文详细介绍了与纯镍有关的基础理论和相关研究报道，在此基础上对纯镍的表面质量问题进行了深入的分析，并且详细研究了用两种不同工艺制备的纯镍的组织和性能。 经分析表明纯镍N6线材表面的缺陷为裂纹，它是由于线材内部及表层存在大量的硬性非金属夹杂物在棒材后期的轧制和拉拔过程中，夹杂物的变形量比基体小，造成了夹杂物和基体交界面处的应力集中，导致微裂纹的产生。这些非金属夹杂物主要是由Si、Al、C、O和Ca等元素组成的复合夹杂物：氧化铝硅酸盐、钙铝酸盐和钙硅酸盐。 对于在两种工艺下生产的产品，结果表明，第1种工艺，在浇注过程中钢水在结晶器中冷却为水冷，并且其中加入了电磁搅拌，这样就对促进晶粒的细化起了一定的作用。而第2种工艺虽然生产成本较低、生产率较高，但在直接铸锭中存在柱状晶发达、穿晶以及中心疏松等缺陷，而这些铸造缺陷必将对后期的压力加工质量产生较大的影响。这两种工艺下纯镍线材成品中都含有一定数量的非金属夹杂物，因此对生产的线材成品的表面质量有了很大的影响，主要表现在：不仅在成品表面而且在Φ8.0mm棒材表面出现了沿轴向肉眼可见的条纹。

目录

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第一章绪论

1.1镍的存在分布及其用途

1.1.1镍的存在分布

1.1.2镍的用途

1.2镍及镍基合金

1.2.1镍基合金的分类

1.2.2纯镍

1.3纯镍N6

1.3.1 N6的成分及其性能

1.3.2合金元素对N6性能的影响

1.3.3国内N6的生产工艺现状

1.4课题的提出及研究内容

1.4.1目前存在的研究问题

1.4.2研究内容

第二章实验材料及方法

2.1实验材料、工艺及设备

2.1.1实验材料

2.1.2制备工艺及实验设备

2.2实验方案

2.2.1取样

2.2.2制样

2.2.3实验分析方法

第三章纯镍线材表面缺陷分析

3.1宏观和微观检测

3.2夹杂物光镜分析

3.3夹杂物形貌及其微区成分分析

3.3.1裂纹中及边缘处的夹杂物分析

3.4用电解分离法分离出的夹杂物进行分析

3.5 N6显微硬度分析

3.6 N6线材缺陷原因分析

3.7本章小结

第四章工艺1对纯镍组织和性能的影响

4.1 N6 成分

4.2 N6的XRD分析

4.3工艺1对N6组织的影响

4.3.1Φ8.0mm棒材的组织

4.3.2成品线材Φ3.3mm的组织

4.4 Φ8.0mm棒材的力学性能

4.5断口上夹杂物分析

4.6本章小结

第五章工艺2对纯镍组织和性能的影响

5.1 N6线材的成分

5.2 N6的XRD分析

5.3工艺2对N6组织的影响

5.3.1Φ8.0mm棒材的组织

5.3.2成品线材Φ2.2mm的组织

5.4Φ8.0mm棒材的力学性能

5.5断口上夹杂物的成分分析

5.6本章小结

结论

参考文献

致谢

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