论文部分内容阅读
Cr20Ni80是电热工程材料中电热合金的一种。近年来电热合金的需求量急剧增加,由于Cr20Ni80具有良好常温和高温力学性能、高温抗氧化性能、均匀的电气物理性质及良好的加工工艺性能而受到广泛关注。试验发现,国内生产的Cr20Ni80合金的使用寿命远低于国外的同类产品。为了节省昂贵的镍和铬等战略物质,本文从研究影响Cr20Ni80性能的因素入手,找出影响其使用寿命的因素,从而找出提高其使用寿命的方法。因此本课题的提出具有一定的实际意义。本文详细介绍了与Cr20Ni80合金有关的基础理论和相关研究报告。当前研究表明,Cr20Ni80合金内部的夹杂物和表面氧化膜结构及性质是影响其使用寿命的重要因素。本文对Cr20Ni80合金的宏观缺陷、内部微观组织和表面氧化膜结构和性质进行了深入的研究分析。结果表明:Cr20Ni80合金棒材表面存在微裂纹,铸锭内部出现气孔和疏松等缺陷,这些缺陷的存在可导致合金成材率降低。合金内部存在以C、O、Al、Si、Ca、Ti和Fe等元素组成的夹杂物,主要为氧化铝类、硅酸盐类、氧化硅类等夹杂物,采用电解分离夹杂物的方法可以观察到夹杂物的具体形状,有块状、球状、条状和絮状等。尺寸最大可达到200μm左右,夹杂物的存在使棒材在后期的轧制和拉拔过程中产生微裂纹,影响成品的力学性能,进而影响合金的使用寿命。用恒温氧化的方法测定了Cr20Ni80合金在700～1100℃的氧化动力学曲线,其氧化动力学曲线符合抛物线规律。1000℃以下,Cr20Ni80合金属于完全抗氧化级;1000℃以上为抗氧化级。X射线、扫描电镜和能谱仪分析表明,Cr20Ni80合金氧化膜结构主要以Cr2O3为主,还存在少量的NiO和NiCr2O4相,所占的比例和氧化温度及时间有关。在700℃20h观察膜有脱落,并且出现了内氧化。通电氧化在一定范围内可推迟氧化膜的形成和脱落。合金表面裂纹等缺陷处是氧化物的优先形核点,表面夹杂物的出现使氧化膜易脱落,氧化膜的脱落使合金的氧化速度增加,影响合金的抗氧化性能,进而影响合金的使用寿命。对比国产合金,进口合金表面光滑无肉眼可见裂纹,内部夹杂物含量少,高温抗氧化性能好,晶粒细小均匀。综合以上原因,进口合金使用寿命高于国产合金。