Fe-Al-Ti合金在熔融和凝固態(tài)中的夾雜物行為

1 前言

 向潔凈鋼中添加鈦是生產(chǎn)汽車用鋼板、造船用厚鋼板的重要材料，因為它們具有良好的性能，象較好的成形性、非時效性、抑制奧氏體晶粒長大和促進鐵素體形核并且促使鐵素體顯微組織微小化。

 由于鈦是一個相對較昂貴的元素，與氧的親和力較強，為了提高鈦的收得率，固化鋼中的碳和氮，添加鈦之前需要采取添加鋁去除鋼中溶解氧的方法。

 因此，廣泛使用Al一Ti脫氧工藝。鋼中的非金屬夾雜物對成品材的質(zhì)量影響相當大，因此，有必要了解在Al一Ti脫氧鋼中夾雜物的形成及演變行為。

2 試驗

 向石墨坩堝(外部直徑40mm，內(nèi)部直徑30mm，高度100mm) 中放入大約200g電解鐵，并將坩堝放入石英管中(外部直徑50mm，內(nèi)部直徑46mm，高度360mm) 。

 反應(yīng)管的氣氛為純氬氣(500ml/min) ，將試樣在1873K下的感應(yīng)爐內(nèi)進行熔化，時間大約1 h。

 添加鋁后，間隔2min后再添加鈦，在從反應(yīng)管中取出坩堝之前，將試樣繼續(xù)保溫10min，然后進行水淬。將準備的試樣在1473K下加熱，用氬氣作保護。

 通過ICP一OES分析溶解鋁和鈦的成分，采用燃燒分析儀分析全氧含量，并采用FE一SEM一EDS觀察夾雜物的尺寸、組成和形態(tài)。

3 結(jié)果和討論

 為了觀察鑄態(tài)試樣中的夾雜物，將試樣在氬氣條件下加熱1h后，用FE一SEM觀察，其組成為0.0064%和0.0363%。

 在不同區(qū)域觀察到靠近表面夾雜物組成為MgO一Al2O3和Al2O3一TiOx，MgO一Al2O3夾雜物的平均尺寸為5.6μm，形態(tài)不規(guī)則。Al2O3一TiOx夾雜物尺寸小于1.0μm，形態(tài)為球形或者針狀。

 正如圖1所示，盡管夾雜物為多相，但是僅在MgO一Al2O3夾雜物表面探測到氮化鈦。在凝固過程中，TiN形核似乎有選擇地發(fā)生在MgO一Al2O3夾雜物表面，其可以通過Fujimura等人報道的晶格錯配度解釋此現(xiàn)象。