制备工艺对Cu-11Ni-2W合金组织和导热性能的影响
发布时间:2018-05-04 14:10
作者:互联网
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强化
冶金的
炼铁高炉内温度高达1500~1600℃,炉衬承受强烈的冲刷侵蚀。目前解决方法是在砌砖之间埋设纯
铜冷却板或
冷却壁,实行强制冷却。利用纯铜的高
导热性能,使炉衬得到充分冷却,在炉衬表面形成稳定的渣皮,依靠渣皮抵挡高温气流的
热冲刷和
炉渣的侵蚀,有效地延长了炉衬寿命。但工业应用表明,纯铜的
熔点低,高炉纯铜冷却板漏水
事故时有发生。同时
工厂实践发现水套导热性能过高也有负面作用,如带走更多的炉内热量,使管内壁水温过高,甚至沸腾,产生“汽锤”,或形成极危险的“无水段”;其次,水温过高也容易产生
钙镁离子水垢,会显著影响导热性能。因此,开发高熔点、高
热导率的
铜合金成为制备长寿命冷却元件的关键。
意大利MTT
公司采用
金属管技术开发的MTT型铜冷却板,内部镶铸铜
镍合金管。由于Cu与Ni可以形成无限互溶
固溶体,因此该合
金具有良好的力学性能和冶
金特性,便于埋管的制造与加工,以及铸铜本体与管壁较好冶金结合。而且,铜
镍合金熔点比纯铜熔点高,有效克服了纯
铜管铸造过程中易熔穿的缺点。虽然铜镍合金的熔点高于纯铜,但随着镍含量的增加,合金导热率显著下降。铜镍合金的高熔点和高导热性,是一对相矛盾的特性,一般只能在牺牲导热率的前提下提高铜的熔点。如何解决这一矛盾,在保持高熔点的前提下,
改善合金的导热性能是高熔点、高导热铜合金研究的关键。本文采用真空非自耗电弧
熔炼和高频感应熔炼喷铸成型两种
工艺制备Cu-11Ni-2W合金,研究制备工艺对合金组织和导热性能的影响,为开发高熔点、高导热铜合金提供技术途径。实验材料为:铜粉(纯度99.95%,200目),镍粉(纯度99.97%,200目),
钨粉(纯度99.95%,200目)。采用QMW4L型
球磨机将配制好的金属粉末真空下
球磨混合,将混合后的粉末冷压成型为Φ17mm×1~2mm的薄饼。分别采用真空非自耗电弧熔炼工艺和高频感应熔炼喷铸成型工艺制备铜合金。真空非自耗电弧熔炼:将薄饼样品放入
电弧炉坩埚内,经过4次重复熔炼,整个过程在氩气保护下完成,随炉冷却,获得Φ30mm×10mm的
铸锭。高频感应熔炼喷铸成型:将样品
破碎成小块放入
石英管(
石英管下端有Φ0.6mm的
喷嘴)中,经高频感应加热
熔化,在一定压力的氩气作用下喷铸铜模中,获得1.5mm×12mm×60mm片状试样,整个过程在氩气保护下完成。电弧熔炼工艺制备的Cu-11Ni-2W合金试样组织晶粒粗大,相组成为α
固溶体和少量W相;高频感应熔炼喷铸工艺制备的合金试样组织晶粒细小,相组成为单相α固溶体。电弧熔炼制备的Cu-11Ni-2W合金的导热率为67.2W/(m·K),感应熔炼喷铸工艺制备合金的导热率为47.8W/(m·K)。电弧熔炼工艺制备Cu-11Ni-2W合金的熔点为1157.24℃。(来源:金属材料)
备注:数据仅供参考,不作为投资依据。