镍基高温合金真空电弧重熔过程中Mg挥发的动力学

研究了镍基高温合金Ni-10Cr-15Co-6W-6Mo-4Al-2Ti真空电弧重熔过程中自耗电极熔化特征及电极端部不同区域内Mg的分布。发现在电极侧表面存在着一个重熔金属环,Mg在其中分布相当均匀,而在重熔金属液层及液固两相区内Mg分布则不均匀。金属液层厚度随其在电极端部所处位置而异,其平均值为1—1.5mm。分析结果指出,Mg含量从金属液层/气相界面经液固两相区至原始电极区即随距金属液层/气相界面距离δ_1增加而增加。重熔金属环中Mg含量[Mg]_r及熔化金属液外层(δ_1<0.40mm)中Mg含量均低于重熔锭中Mg含量[Mg]_i。在试验条件下,如自耗电极Mg含量以[Mg]_e代表,则[Mg]_(0.15)=0.18[Mg]_e=[Mg]_r;[Mg]_(0.40)=0.30[Mg]_e=[Mg]_i。真空电弧重熔过程中,Mg挥发主要发生于电极端部熔滴形成阶段,流经电极端面的金属液不能全部暴露于真空下,Mg挥发过程受控于Mg原子由原始电极区向金属液层/气相界面迁移的速度。传质系数K_(12)=0.107cm·s~(-1)。重熔锭中Mg含量[Mg]_i=[Mg]_eexp(-K_(12)·A·γ·W~(-1))。显然,可通过控制电极Mg含量[Mg]_e及熔化速率W来实现最佳Mg控制。