碳能新材 石嘴山市碳能新材料科技有限公司 2024-04-29 16:50 宁夏
铸铁孕育技术的应用已逾六十年，至今对孕育的机理仍不很清楚，争议的焦点在于，酒精是孕育提供了石墨形核的异质基底，抑或激发了石墨自身形核。当前大多数人持前一观点。以往的工作者对孕育铁水中碳分布的实验研究较欠缺，由于对孕育过程中的碳分布图像了解不够，必然影响了对孕育本质的认识。
本文从微观和统计的角度对孕育样品中的碳的浓度和活度分布的特点进行了测定，在此基础上探讨了孕育机理。 1号样品用于测定谈得微观分布，是将熔化的铸铁铁水浇入铁模，随即插入高纯硅棒进行孕育，然后将铁模水冷，从而避免了孕育过程中孕育剂在铁水中的漂移。用电子探针对1号样品中硅棒附近区域的C、Si浓度分布进行了测定，还用Si-Kα面扫描对靠近硅棒区和远离硅棒区中可能存在的富硅粒子的数目做了比较。 2号样品用硅铁孕育，用来对孕育样品的碳分布进行了统计分析，为了接近铁水孕育时的状态，孕育后立即把铁水倒入水中淬冷。用电子探针测定2号样品中各点的C、Si含量，在相同的实验条件下测量了220点。 电子探针扫描结果，1号样品的碳分布中出现峰值。C-Kα面扫描，与碳峰对应位置又一条宽带，说明碳峰不是某条线上的特殊现象。其他分析区域的碳分布也具有类似的形式。 未孕育铁水中碳的原始浓度是均匀的，为什么插硅棒孕育后会出现碳峰？若设铁水中的Si按照误差解分布，则平衡状态即碳的化学位处处相等时，碳的浓度分布如图中曲线所示。事实上，在实验条件下，平衡状态无法达到，实际铁水的碳原子是处在向平衡状态过渡的过程中，硅棒插入铁水后，硅棒附近铁水中碳的化学位较高，碳原子要向外扩散，由于扩散是一个渐进过程，远处的碳原子在一段时间内几乎不受影响，于是扩散出去的碳原子将在中间堆积起来，从而形成碳峰。
图中标出了根据测定的C、Si浓度计算的碳的活度分布。计算采用signarth的数据，由于缺乏高浓度区的计算数据，图中对高浓度区中的ac以虚线外延线表示，尽管对碳峰处ac的确切数值不清楚，但显然高于铁水的平均碳活度。 金相观察表明，1号样品中硅棒附近与远离硅棒区域中石墨的形态和分布不同。如果差异是孕育形成的某种含硅化合物作为石墨核心促进形核的结果，应能通过比较近区和远区的富Si粒子的数目反映出来，但是利用Si-Kα面扫描在放大2000倍的条件下，对大量视场的观测结果表明，近区和远区中富Si粒子的数目并没有显著的不同。根据统计理论，均匀系统物理量的测量值与测量点数之间的关系符合正态分布。反之，则会偏离正态分布。
2号样品实验曲线的高浓度及高活度段曲线下面积增大，反映出孕育样品中碳的浓度及活度分布不均匀，有局部高碳浓度和高碳活度区存在。为了确证这一结果，将部分2号样品重熔，并在氩气保护下保温20min，使孕育充分衰退，此时测得的曲线具有正态分布的形式。 铁水的ac愈高，对石墨的析出愈有利。虽然Si可以提高ac，但是孕育增硅量很小，假如加入的Si只是平均地提高铁水ac，是无法解释孕育对石墨形核过程的巨大影响。实践证明，铁水中的原Si并不具有孕育作用。说明孕育绝不是简单地提高铁水的ac。本工作表明，孕育使得铸铁铁水的ac出现起伏。尽管此时铁水平均ac可能还在饱和ac以下，可使某些局部小区域的ac较高，这就为石墨在这些小区域中国析出形核创造了条件。孕育作用可以归结为造成铁水中碳的浓度和活度的起伏，从而促进了石墨形核。随着时间的推移，由于扩散、对流等原因，铁水的不均匀程度逐渐减弱，这就是孕育衰退的实质。 尽管实验没有获得孕育使富Si粒子增多作为石墨核心的证据，并不排斥石墨异质形核的可能。但从本工作结果来看，孕育造成铁水浓度和活度的强烈起伏，是孕育促进石墨形核的主要原因。孕育产生的夹杂作为异质核心，如果有，也可以促进石墨形核，但不是主要因素。 1.孕育过程中，由于Si-C原子相互作用及扩散的影响，铁水中出现碳峰。 2.孕育作用可以归结为造成铁水中碳的浓度和活度的起伏，从而促进了石墨形核。孕育衰退时由于不均匀程度减弱而引起的。 3.在本实验条件下，没有观察到因孕育而使富Si粒子增多作为石墨形核核心的迹象。
免责声明：本文所载内容系网络资料，无法联系版权所有人，如文章文字、图片存在侵权行为，烦请联系公众号在线客服，我们会予以删除！
您的当前位置：
