线性电磁搅拌对高温合金Incoloy800铸态组织的影响

　　Incoloy800是固溶强化的奥氏体铁镍基高温合金，因其在高温条件下具有良好的抗蠕变、耐腐蚀和高强度等性能，在核电工业、石油化工和化 学工业等领域得到广泛应用。目前，对于高温合金Incoloy800的生产， 国内大多采用的是传统的双联工艺或三联工艺，这种传统的工艺存在着能耗高，收得率低等缺点，并且生产的合金锭具有偏析、晶粒粗大等问题。而国外学者已经在 研究将连铸这种更高效、更节能的工艺引入到Incoloy800的生产中，并且取得了一些进展。近年来，国内对Incoloy800合金需求量的急剧增加 使得人们迫切希望掌握这项生产技术。

　　电磁搅拌技术作为增加等轴晶率、减轻元素偏析的重要手段，在钢、铜合金和铝合金的连铸中已经得到大量的研究和应用。科研人员通过在 Incoloy800高温合金锭凝固过程中施加水平线性电磁搅拌，考察了线性电磁搅拌对Incoloy800高温合金锭的宏观组织以及元素偏析的影响。以 期开发出线性电磁搅拌作用下优质高温合金Incoloy800铸坯的连铸新工艺。

　　实验材料为Incoloy800棒料，化学成分w（%）为 0.08C，0.52Si，0.80Mn，0.023P，0.002S，20.13Cr，30.88Ni，0.52Ti，0.28Al，余量Fe。利用中 频感应炉将合金棒料熔化到1460℃时，经由浇冒系统浇注到不锈钢砂箱内的2个型腔中。型腔的尺寸均为：直径Φ40mm、高120mm。2个型腔几何中心距搅拌器的距离分别为40mm、250mm。电磁搅拌器在开始浇注时开启，电磁搅拌的频率为5Hz，电流为350A。

　　试样横截面宏观晶粒组织平均晶粒尺寸根据国标GB6394-86中的截点法测得，采用面积计量法计算横截面等轴晶比例。采用EPMA-1600型电子探针对试样中的Cr含量进行化学成分分析。试验结果表明：

　　（1）在高温合金的凝固过程中施加线性电磁搅拌，可以有效地细化合金的凝固组织。与远离搅拌侧相比，靠近搅拌侧铸锭的等轴晶率从42%提高到69%，等轴晶平均晶粒尺寸从3.9mm减小到1.4mm。

　　（2）靠近搅拌侧铸锭和远离搅拌侧铸锭中Cr元素的宏观偏析均存在， 但在较大的磁感应强度下，Cr的宏观偏析得到明显减轻。

　　（3）增强磁感应强度后，由线性电磁搅拌引起的对流加速了熔体中过热的耗散，缩短了凝固时间。对流充分混合了熔池内各部分熔体，使得溶质元素在铸锭中的宏观偏析和微观偏析得到改善，从而大幅度提高了铸锭质量。