摘要: 真空电弧重熔镍基高温合金GH220,自耗电极端部熔化区"突出环"内部的镁分布基本均匀;而熔化液层及液固两相区的镁分布不均匀,从熔化液层表面到原始电极区镁含量显著增高。熔化液层中距表面约0.3毫米内的镁含量Mgs和重熔锭镁含量Mgi均与电极原始镁含量Mge呈直线关系,本试验条件下,Mgs=0.18Mge;Mgi=0.30Mge。重熔过程的镁挥发主要发生于电极端部熔滴形成阶段,挥发过程主要受控于镁由原始电极向熔化液层-气相界面迁移的速度,传质系数K₁₂=0.107厘米·秒^-1。
真空感应熔炼GH220,镁挥发受液相边界层中扩散与界面挥发反应的混合控制,并非受控于气相边界层中镁的扩散。在试验条件下,液相边界层中镁的扩散与界面挥发反应总传质系数K₂₃=10^-1~10^-2厘米·秒^-1,而气相边界层中镁扩散的传质系数K₄=47.17厘米·秒^-1。根据(dMg)/dτ=-K₂₃·VA及-K₂₃与工艺参数的关系,建立了镁挥发的数学模型,即Mge与镁加入量、挥发温度、气相压力、保持时间、合金液面面积、溶体体积之间的定量关系式。此模型在实验室和生产条件下均得到了很好的验证,可用于调整真空感应熔炼的工艺参数,实现有效的控制合金镁含量。