K417合金介紹

K417 是一種低密度、高強度的鎳基鑄造高溫合金。其成分中高含量的鋁和鈦形成了 γ’ 強化相，約占合金重量的 67%。因此，高溫強度高，塑性較好，密度低（7.8g/cm），特別適合高溫轉動件。但其結構穩(wěn)定性較差，特別是當成分上限或鑄造工藝參數(shù)控制不當時，零件在850~950℃長期工作時有析出片狀 σ 相的傾向。它的耐熱性和耐腐蝕性也很差。如果在高溫下長時間使用，則需要進行保護涂層。該合金適用于制造燃氣輪機零件和其他在950℃以下工作的高溫零件。

鑄造高溫合金是被直接用來生產(chǎn)航空發(fā)動機的導向葉片和渦輪葉片等關鍵零部件的重要材料。它的質(zhì)量好壞關系到航空發(fā)動機的壽命和安全，因此，控制鑄造高溫合金零部件的質(zhì)量歷來得到國內(nèi)外生產(chǎn)單位和冶金工作者的高度重視。

鑄造高溫合金因成分中活性元素較多，對雜質(zhì)含量要求嚴格，故多采用雙真空熔鑄工藝，即將原材料先在真空感應爐內(nèi)熔煉并鑄造成母合金錠，然后再在真空感應爐內(nèi)將母合金錠重熔并澆注成鑄件。最初的高溫合金母合金錠的質(zhì)量對高溫合金鑄件的質(zhì)量有很大影響，使用質(zhì)量很差的母合金錠是不能生產(chǎn)出可靠的鑄件的。航空發(fā)動機和工業(yè)燃氣輪機的使用性能，通過其部件，終歸還是取決于最初的高溫合金母合金錠的質(zhì)量。

K417合金成分

牌號①:  K417

C(％):  0.13～0.22

Cr(％):  8.50～9.50

Mo(％):  2.50～3.50

Ni(％):  余量

Co(％):  14.0～16.0

W(％):  —

AI(％):  4.80～5.70

Nb(％):  —

Ti(％):  4.50～5.00

Fe(％):  ≤1.0

Si(％)≤:  0.50

Mn(％)≤:  0.50

P(％)≤:  0.015

S(％)≤:  0.010

其他(％):  B 0.012～0.022,V 0.60～0.90,Zr 0.05～0.09

K417合金熔鑄凝固中的電磁控制

(1) 在高溫合金母合金錠真空熔鑄的凝固過程中合理施加工頻旋轉電磁場或工頻行波磁場，其在金屬熔體中產(chǎn)生的電磁攪拌作用能夠使K417高溫合金母合金錠的等軸晶組織得到明顯細化、等軸晶率也有所增加、夾雜物和中心縮孔的大小和分布得到明顯改善、枝晶偏析大為減輕，從而使高溫合金母合金錠的質(zhì)量得到大幅提高。

(2) 采用傳統(tǒng)真空熔鑄工藝得到的K417高溫合金母合金錠中存在著嚴重的枝晶偏析，其中，正偏析元素和其偏析嚴重程度順序為Ti、Mo、Cr，負偏析元素和其偏析嚴重程度順序為VCo。在高溫合金母合金錠的凝固過程中施加旋轉或者線性電磁攪拌能夠促進液穴內(nèi)熔體成分的均勻化并使等軸晶組織得到明顯的細化和增加，從而減輕了高溫合金母合金錠中枝晶偏析的程度。

(3) 在高溫合金真空熔鑄的凝固過程中合理施加旋轉電磁攪拌或者線性電磁攪拌可以增加高溫合金液態(tài)金屬的補縮能力，從而使高溫合金母合金錠中心縮孔的大小和分布得到明顯改善，采用在澆注8秒后施加60A、30秒的工頻單向旋轉電磁攪拌工藝或者140A、30秒單側向上的工頻線性電磁攪拌工藝，能夠使K417高溫合金母合金錠的中心縮孔比率從54%降至35%，這將有利于提高高溫合金母合金錠的利用率。