Incoloy825合金是一種添加了Mo、Cu、Ti、Al、Mn和Si的Ni-Fe-Cr基固溶強(qiáng)化高溫合金，它可在還原性和氧化性介質(zhì)中使用。Incoloy825高溫合金具有抗Cl-應(yīng)力腐蝕開裂，抗點(diǎn)蝕、縫隙腐蝕以及其他多種腐蝕性溶液的能力。此外，在550℃高溫環(huán)境下使用也能保持良好的力學(xué)性能，因而廣泛應(yīng)用于航空航天、能源、化工和交通運(yùn)輸?shù)阮I(lǐng)域。隨著Incoloy825合金需求量的大幅增加，針對該合金的連鑄工藝技術(shù)的開發(fā)成為實(shí)現(xiàn)其大批量生產(chǎn)的重要手段。但是在連鑄生產(chǎn)中，由于Incoloy825合金元素含量高，且在連鑄過程中鑄坯內(nèi)部的溫度和溶質(zhì)濃度分布不均勻，會促使鑄坯內(nèi)部產(chǎn)生嚴(yán)重的偏析和晶粒粗大等問題。為消除偏析對合金的危害，在鑄坯的后續(xù)加工中要進(jìn)行熱處理等工序，不但消耗大量能源而且也延長了生產(chǎn)周期。
電磁攪拌技術(shù)是對金屬凝固過程進(jìn)行控制的一種有效手段。其原理是利用電磁力來強(qiáng)化液穴中金屬液的運(yùn)動(dòng)，從而影響金屬液凝固過程中的流動(dòng)、傳熱和遷移過程，減少柱狀晶組織并增加等軸晶含量，減小成分偏析，從而達(dá)到改善鑄坯質(zhì)量的目的。目前電磁攪拌技術(shù)已經(jīng)成功地應(yīng)用于多種合金的連鑄過程中并取得良好的效果。因此，科研人員通過在Incoloy825高溫合金的凝固過程中施加水平線性電磁攪拌，研究了電磁攪拌對Incoloy825高溫合金組織及元素偏析的影響。
試驗(yàn)用Incoloy825合金的化學(xué)成分（質(zhì)量分?jǐn)?shù)，%）為：Ni39.1，Cr22.5，Mo3.51，Al0.12%，Ti0.709，Mn0.506，Si0.203，Cu2.15，C0.018，P0.021，S0.017，余量為Fe。將棒材切成多段，放入中頻感應(yīng)爐中熔煉，在1460℃時(shí)澆入試驗(yàn)裝置內(nèi)并蓋上保溫材料，同時(shí)通入Ar氣，得到尺寸為120mm×80mm×130mm的鑄坯。試驗(yàn)裝置采用水冷銅模進(jìn)行單側(cè)冷卻并利用水平線性電磁攪拌器放置于水冷銅模同側(cè)進(jìn)行。因?yàn)閷?shí)際生產(chǎn)的Incoloy825合金連鑄坯主要為板坯，板坯連鑄機(jī)結(jié)晶器的寬厚比大，不適合采用旋轉(zhuǎn)型電磁攪拌，因而一般采用水平線性電磁攪拌。試驗(yàn)結(jié)果如下：
?。?）在Incoloy825高溫合金的凝固過程中，施加電磁攪拌可以有效地細(xì)化合金的晶粒組織并增加等軸晶含量。當(dāng)電磁攪拌電流強(qiáng)度從150A增加到300A時(shí)，中心等軸晶的平均晶粒尺寸進(jìn)一步細(xì)化，從300μm減小至210μm，同時(shí)中心等軸晶含量由66.7%增加到77.5%。
?。?）未施加電磁攪拌的鑄坯內(nèi)部C元素宏觀偏析嚴(yán)重，在施加電磁攪拌后，鑄坯內(nèi)的冷卻速率增加，導(dǎo)致二次枝晶臂間距減小，抑制了C元素的宏觀偏析程度。此外，電流強(qiáng)度的增加進(jìn)一步抑制了鑄坯內(nèi)部C元素的宏觀偏析。
?。?）未施加電磁攪拌時(shí)，鑄坯內(nèi)部各元素均有不同程度的微觀偏析，最為嚴(yán)重的是Ti元素。施加電磁攪拌后，鑄坯內(nèi)部各元素微觀偏析比減小，且隨著電流強(qiáng)度的增加，微觀偏析程度明顯減輕，鑄坯質(zhì)量得到明顯改善。