文章编号：1004-0609(2015)-09-2403-11

镍基高温合金K4169中夹杂物的特征及形成机理

唐中杰¹，郭铁明^{1, 2}，寇生中^1,2，付  迎¹，金  硕¹

(1. 兰州理工大学 材料科学与工程学院，兰州 730050;

2. 兰州理工大学 省部共建有色金属先进加工与再利用国家重点实验室，兰州 730050)

摘  要：采用真空感应熔炼法冶炼出镍基合金K4169，通过电解萃取结合原位SEM分析法研究夹杂物的物相组成、尺寸形貌及成分，并分析夹杂物的分布、来源及形成机理。结果表明： K4169合金中的单相夹杂物主要为氧化物、碳化物和氮化物(以TiN、Al₂O₃、SiO₂、TiO₂、SiC等为主)，复合夹杂物主要有硅铝酸盐(Al₂O₃-SiO₂、Al₂O₃ -MgO)、钛的碳、氮、氧化物(TiC-TiN、TiC-TiO₂-TiN)及金属复合氧化物夹杂物(Mo-Ni-Fe-O、Ni-Nb-O)。TiN多分布在Laves相周围；SiC多分布在棒材边缘；其余各类氧化物多见于棒材心部缩孔内部及周围。硅铝酸盐复合夹杂物由硅铝氧化物的单相夹杂碰撞形成；金属复合氧化物夹杂于凝固后期的偏析液中氧化析出；碳氮化物复合夹杂物的形成机理有两类：一类为自发形核(TiC-TiN、TiC-TiO₂-TiN)，另一类为以MgO-Al₂O₃为核心异质形核(TiN)。

关键词：真空感应熔炼；镍基高温合金；夹杂物；形成机理

中图分类号：TG132.32　　     文献标志码：A

Feature and formation mechanism of inclusions in K4169 Ni-based superalloy

TANG Zhong-jie¹, GUO Tie-ming^{1, 2}, KOU Sheng-zhong^{1, 2}, FU Ying¹, JIN Shuo¹

(1. College of Materials Science and Engineering, Lanzhou University of Technology, Lanzhou 730050, China;

2. State Key Laboratory of Advanced Processing and Recycling of Nonferrous Metals,

Lanzhou University of Technology, Lanzhou 730050, China)

Abstract: A method of electrolytic extraction combined with in-situ SEM analysis was utilized to characterize the inclusions in K4169 Ni-based superalloy prepared by vacuum induction melting (VIM). The phases, compositions, morphologies, distribution and formation mechanism of the inclusions were analyzed by SEM in situ analysis. The results indicate that the inclusions of single phase in K4169 include mainly oxide, nitride and carbide(TiN, Al₂O₃, SiO₂, TiO₂ and SiC). The inclusions of composite phases include mainly Al₂O₃-SiO₂, Al₂O₃ -MgO, TiC-TiN, TiC-TiO₂-TiN, Mo-Ni-Fe-O and Nb-Ni-O. TiN inclusions mainly distribute near the Laves phase. SiC inclusions distribute in the edge of the cast ingots. Most oxide inclusions distribute in the shrinkage cavities which locate at the center of the cast ingots. The inclusions of Si and Al oxides become a new aluminosilicate complex composition inclusion by chemical reaction or mechanical combination in K4169 by the VIM. The composite metal oxide inclusions are precipitated from liquid segregation oxidized during the solidification process. There are two types of nitride inclusions. The one is the TiC-TiN and TiC-TiO₂-TiN inclusion which grow by means of spontaneous nucleation. The other one is MgO-Al₂O₃ which provide a heterogeneous nucleus for the growth of TiN. The composite metal oxide inclusions precipitated from liquid segregation are oxidized during the solidification process.

Key words: vacuum induction melting; Ni-based superalloy; inclusions; formation mechanism

镍基高温合金K4169在650 ℃以下具有优异的力学性能和耐腐蚀性能，主要用于制造在650 ℃以下工作的压气机盘、航空航天用涡轮盘和叶片等结构铸件^[1-4]。随着航空航天事业的发展，K4169的应用越来越广，对材料性能的要求也越来越严格。但是K4169合金在冶炼的过程中会引入各种夹杂物，夹杂物的存在会影响材料的各项力学性能。如较大尺寸的铝、钛的氧化物夹杂物会造成合金在轧制和拉伸的过程中容易断裂^[5]。K4169通常采用真空感应熔炼法制备，变形合金GH4169通常采用真空感应熔炼+电渣重熔(或真空自耗重熔)的双联冶炼工艺，或者根据材料的实际用途采用真空感应冶炼+电渣重熔+真空自耗的三联工艺。真空感应熔炼作为K4169铸件的冶炼方法以及镍基变形合金GH4169的第一道冶炼工序，所冶炼合金的夹杂物种类、分布及形成机理对K4169铸件的净化及GH4169后续工序具有指导意义，使后续工艺可以有针对性地进行净化，提高合金的纯净度。而目前针对真空感应熔炼夹杂物的研究鲜有报道，多数研究集中在GH4169最终工艺后的夹杂物分析。

本文作者以真空感应熔炼的K4169合金棒材为研究对象，通过对合金表面原位分析与电解萃取夹杂物相结合的实验方法，采用SEM、EDS以及XRD等分析方法，对K4169中夹杂物的分布位置、大小、形貌、物相、来源及形成机理等进行了充分全面的分析。为探究夹杂物的形成机理及提高合金熔炼纯度提供理论依据。

1  实验

1.1  实验材料及冶炼

实验用原材料(质量分数)为电解镍(99.96%)、高纯铬(99.2%)、高纯钼(99.99%)、电解铝(99.99%)、Nb-Ni (镍的质量分数为67%)合金，按普通K4169的化学成分配料后，在50 kg的ZG-50型真空感应炉中熔炼，冶炼过程中不采用气体保护，全程抽气，真空度保持在15 Pa左右，熔炼温度为1450 ℃，浇注温度为1400 ℃。浇注得到d 31.5 mm的K4169合金棒材，冶炼合金的化学成分如表1所列，氧、氮含量采用ONH836型氧氮氢分析仪测量。

1.2  夹杂物的萃取及表征

根据K4169的成分，采用复合含氧酸电解液(2%NaCl+1%FeSO₄+1%NiSO₄+2% Na₃C₆H₅O₇(质量分数))电解。先通过电化学分析仪测试K4169在上述电解液中的阳极极化曲线(见图1)。从图1的曲线可以看出，当电位大于1.5 V时，电流稳定增长。根据曲线选择合金处于稳定腐蚀区的电位作为电解电压，采用恒电位法用直流电源电解萃取夹杂物。

表1  K4169镍基高温合金的化学成分

Table 1  Chemical composition of K4169 Ni-base superalloy (mass fraction, %)

图1  K4169镍基高温合金在复合含氧酸电解液中的阳极极化曲线

Fig. 1  Anode polarization curve of K4169 superalloy in electrolytic solution

将真空冶炼后的K4169棒材沿切向切取薄圆片电解试样，尺寸为d 31.5 mm×2 mm。试样经磨光清洗后待用。电解时试样作为阳极，不锈钢片作为阴极，电解装置如图2所示。电解电位为3.5 V，电流密度为120 mA/cm²，电解时间为20 h，电解期间要保持温度和pH值的稳定，还要尽量高效的电解速率。对电解出的粉体采用的流程处理图如图3所示。

图2  电解装置示意图

Fig. 2  Schematic diagram of electrolytic device

图3  电解粉末的处理流程图

Fig. 3  Flow chart of electrolytic powders

先用超声波清洗附着在试样表面的电解残留物，然后过滤，滤去残留的电解液及电解产物。采用去离子水清洗4遍除净残留的电解液，清洗后的粉体置于干燥箱干燥后，最后得到夹杂物。用D8ADVANCE型X射线衍射仪(XRD)测定夹杂物的物相组成，分析夹杂物的种类；用配有能谱仪 (EDS)的JSM-5600LV型低真空扫描电镜(SEM)表征夹杂物的大小、形貌、成分。

1.3  夹杂物的原位分析

将K4169棒状试样沿对角线方向切取四分之一扇形试样，如图4所示。经磨制、抛光、腐蚀后(腐蚀剂为王水)，采用如上所述配有EDS的扫描电镜原位分析试样中边缘到中心区域夹杂物的分布、大小、形貌及成分，结合萃取法综合分析夹杂物的组成、尺寸及形貌特点，进一步分析夹杂物的来源以及形成机理。

图4  试样位置及形状的示意图

Fig. 4 Schematic diagram of sample position (a) and shape (b)

2  结果与分析

2.1  萃取夹杂物的物相组成

图5所示为萃取夹杂物的XRD谱。由图5可知，萃取物中数量最多的为Laves相(Ti_20.4Mo_8.9Fe₅₀- Cr₅Si_5.7)，Laves相是铸态K4169合金中的长存相，通常为鱼骨状或枝晶状，是一种脆性相，在后续加工中必须消除。除此之外，萃取出的夹杂物主要有Al₂O₃、SiO₂、TiO₂、TiN、SiC等。由于萃取物数量较少，一些量少的夹杂物在XRD谱中峰位太低，从而无法表征。

图5  K4169萃取夹杂物的XRD谱

Fig. 5  XRD patterns of inclusions extracted from K4169 superalloy

2.2  夹杂物的特征及形成机理分析

通过电解萃取夹杂物结合原位观察，可以发现K4169中的夹杂物尺寸大小不一，形貌上主要为带尖棱的块状，球状以及边角圆润的不规则形状。通过能谱结合XRD分析，将K4169合金中检测到的非金属夹杂物按照成分分为3类：硅、铝氧化物为主的复合夹杂物；以氮碳化物为主的夹杂物；以镍、铁、铌为主的金属复合氧化物夹杂物。下面分析各类夹杂物的成分、尺寸、形貌等特征以及形成机理。

2.2.1  以硅、铝氧化物为主的夹杂物

图6所示为电解提取的硅铝氧化物夹杂物的形貌及能谱图。由图6(a)和(c)可看出，其主要元素为Si、O，还有少量的Na、Ca、Al，结合前面XRD分析结果可以确定此夹杂物为以SiO₂为主，含少量钙、钠、铝元素的硅酸盐夹杂物。这种夹杂物棱边长约100 μm，高约150~200 μm，是萃取出的尺寸最大的一类夹杂物。夹杂物的尺寸是影响材料性能的关键，尺寸越小，疲劳裂纹越不易萌生^[6]。SiO₂夹杂物由于尺寸特大且硬度很高，呈脆性，可变形性差，在合金中严重影响合金的疲劳性能以及抗冲击性能。

由图6(b)和(d)可看出，萃取出的块状夹杂物，带有尖锐的角度，长轴尺寸约10 μm。能谱分析结果其元素为Si、Al、O，结合XRD分析可以确定为Al₂O₃- SiO₂复合夹杂物。

图6  电解提取的硅铝氧化物夹杂物形貌及能谱

Fig. 6  Morphologies ((a), (b)) and EDS spectra ((c), (d)) of Si and Al oxide inclusions prepared by electrolytic extraction method

图7所示为试样中硅铝氧化物夹杂物的SEM像和EDS谱。通过此图可进一步分析此类夹杂物的分布和形成机理。图7(a)中的夹杂物分布在棒材心部的缩孔内，由EDS分析表明：O、Si摩尔分数比接近2:1，同时含有少量的Fe、Al元素。结合XRD分析说明：该夹杂物为以SiO₂为主，含少量Al₂O₃、FeO的复合夹杂物。SiO₂夹杂物尺寸较大，多为炉渣、炉衬和浇注系统耐火材料在高温金属液体的冲刷下脱落带入，因SiO₂密度较小(2.2 g/cm³)漂浮在液体表面，浇注时上浮在金属液上方，最后凝固在缩孔内。

图7(c)中的夹杂物由EDS谱及XRD谱确定为Al₂O₃，分布在试样心部的缩孔边缘或内部。K4169合金精炼期间，金属液中存在少量未除净的氧。加入Al进行合金化时，由于铝与氧的亲和力极强，发生反应如式(1)所示：

2Al(l)+3[O]=Al₂O₃(s)                              (1)

Al₂O₃形核聚集长大，生成氧化铝夹杂物。由于氧化铝密度(3.99 g/cm³)也较小，漂浮在金属液上方区域，最终分布在最后凝固的棒材心部缩孔区域。

合金在熔炼的过程中，由于金属液的环流、对流以及夹杂物自身的密度的不同，加上电磁搅拌，会导致各类夹杂物间发生碰撞、结合，产生化学反应或者机械粘连在一起，生成各种成分不均且形状不规则的复杂夹杂物。图7(e)中的夹杂物分布在试样中心缩孔周围，由能谱确定主要元素为Si、O、Al。结合XRD分析为Al₂O₃-SiO₂。此夹杂物和图6(b)中的夹杂物为同一类，为存在于金属液内的SiO₂与Al₂O₃碰撞结合发生化学反应如式(2)所示：

3Al₂O₃+2SiO₂=3Al₂O₃·2SiO₂                               (2)

金属液凝固的过程中，这些不断碰撞生长的夹杂物由于密度较小的原因，漂浮在金属液上方，因此，大多都分布在最后凝固的棒材心部缩孔区域。

另外，真空感应熔炼通常以镁砂(MgO)耐火材料作为坩埚。在高温真空的条件下，氧化镁会被其他活泼的金属元素所还原^[7]。Al对MgO坩埚可以直接造成侵蚀，生成尖晶石MgO·Al₂O₃，反应如式(3)所示：

4MgO(s)+2Al(l)=3Mg(g)+MgO·Al₂O₃(l)                 (3)

该反应的吉普斯自由能变化△G=△H-T△S=465.6-0.287 T (kJ/mol)^[8]，计算得知，当温度大于1349.2 ℃时，△G小于0，而合金的熔炼温度为1450 ℃，因此，此反应可自发进行。MgO·Al₂O₃硬度高(2100~2400HV)，熔点高(2135 ℃)，化学稳定性好，通常在K4169中析出作为其他夹杂物的异质形核中心，降低其他夹杂物的形核功，促进其他夹杂物的析出。但有时独立存在，当夹杂物MgO·Al₂O₃独立存在时，往往具有圆润的外形，在SEM像下呈白色小颗粒(见图8)。

图7  原位分析硅铝氧化物夹杂物的形貌及能谱

Fig. 7  Morphologies ((a), (c), (e)) and EDS spectra ((b), (d), (f)) of Si and Al oxide inclusions by in situ analysis

铝元素作为沉淀强化相的元素，生成的氧化铝夹杂物，使合金中相的含量降低，直接降低合金的强度。另一方面，有研究表明^[9]：合金中析出的相会成为核心被相包覆，形成一种在高温下具有较高热稳定性的颗粒状复合组织。相的含量降低，削弱强化相组织的长期稳定性，使其容易向δ相转变，减弱K4169的力学性能。

此外，硅铝氧化物夹杂物为脆性夹杂物，形貌上多为带尖棱的块状，对材料的塑性和抗疲劳性能也大为不利。

2.2.2  以氮碳化物为主的夹杂物

K4169合金中以氮、碳化物为主的夹杂物有两类：一类以碳化硅为主，另一类以氮碳化钛为主。下面分别分析其形貌及形成机理。

1) 碳化硅夹杂物

图9(a)中的长块状夹杂物，能谱分析可知(见图9(b))：所含元素为Si、C，且Si、C摩尔分数比接近1:1，结合XRD分析为SiC夹杂物，此夹杂物长边尺

寸约为20 μm，短边尺寸约为10 μm。由于Al₂O₃、SiC夹杂物很硬，可变形性极差，且形状上有着尖锐的角度，对合金的疲劳性能危害较大。

图9(c)所示为 SiC夹杂物的SEM原位像。该夹杂物位于棒材的边缘，距离表层只有20 μm，由能谱及XRD分析确定为SiC。SiC这种夹杂物通常不与其

他元素结合，单独存在。因此，此夹杂物更可能来源于金属液最后浇注时，型壳内脱模用的石墨对铸锭的污染，与分布在棒材边缘的杂质硅发生反应如式(4) 所示：

Si(l)+C(s)=SiC(s)                                                        (4)

再者，碳以脱氧剂的形式加入冶炼炉内，脱掉合金中的氧，形成CO。CO在坩埚壁上或熔体中生成小气泡，小气泡聚集长大逸出，造成金属液的沸腾，这一时期为沸腾期^[10]。金属液内的氧浓度不断下降，生成的CO越来越少。当金属液内的CO小气泡过小不能释放出时，部分附着在型壁，也会与Si杂质发生反应(5)，生成的SiC夹杂物分布在棒材边缘。

2Si(l)+CO=SiC(s)+SiO(g)                                          (5)

随着硅含量的增加，K4169的室温和瞬时拉伸强度及塑性都明显降低，合金的持久寿命也明显下降^[11]。所以材料在冶炼时，应尽量避免带入Si元素。Si杂质主要来源于冶炼原材料的不纯和真空感应炉中耐火材料的污染，要减少硅的夹杂物必须从提高原料的纯度和改进炉内耐火材料的处理着手。

图8  尖晶石MgO·Al₂O₃夹杂物的形貌及能谱

Fig. 8  Morphology (a) and EDS spectrum (b) of spinel inclusion MgO·Al₂O₃

图9  碳化硅夹杂物的形貌及能谱

Fig. 9  Morphologies ((a), (c)) and EDS spectra ((b), (d)) of SiC inclusion

2) 以氮碳化钛为主的夹杂物

图10所示为碳氮化物夹杂物的形貌及能谱。图10(a)中夹杂物能谱分析结果为Ti、C、O、N以及少量的Nb。由XRD分析以及钛与氮、碳、铌的亲和力可以确定，此夹杂物以TiC、TiO₂、TiN为主，含有少量NbN。将其命名为TiC-TiO₂-TiN夹杂物。从形貌上看，此类夹杂物呈形状规则的多面体块。实验发现，真空熔炼的K4169合金中碳氮化物较为常见，主要为TiN-TiC。其分布如图10(c)所示，一般聚集成簇，宏观分布无规律，微观上分布在晶枝间析出相的周围。这种夹杂物尺寸不一，一般不大于10 μm。

TiN夹杂物按照形成机理分为两类：一类为异质形核生成；另一类为自发形核生成。

由形核热力学可知，异质形核需要的形核功明显低于自发形核的形核功。夹杂物的聚集长大往往依赖外来的小颗粒夹杂物作为形核核心。在真空熔炼过程中，熔体中的C以及Al等活泼金属会对耐火坩埚侵蚀，加上金属液对坩埚壁的冲刷，造成坩埚中MgO被带入金属液中，夹杂物会以MgO或者MgO·Al₂O₃尖晶石作为形核核心，在上面聚集长大。图10(c)中心处黑色区域由能谱确定为O、Al、Mg元素，而外部白色区域为Ti、N元素(见图10(f)和(g))。Ti与N亲和力非常强，发生反应生成TiN。

TiN通常以MgO·Al₂O₃为异质核心聚集长大形成，在SEM像中可以清楚地看到MgO·Al₂O₃和TiN这两个区域(见图10(e))。

另一类TiN是在熔炼前期形成的，此时坩埚还没有被侵蚀，并未存在尖晶石MgO·Al₂O₃，TiN自发形核生成。金属碳化物在高温合金中较为常见，在真空冶炼的K4169中，碳主要以脱氧剂的形式加入，引入的碳元素会与金属元素结合生成碳化物。有研究表  明^[12]，钛的碳化物和氧化物会发生结合，固溶在一起，形成Ti(C，O)。自发形核生成TiN往往会与后期的钛的碳化物和氧化物结合(见图10(a))。Ti 与C、N、O亲和力很强，易发生反应如式(6)、(7)和(8)所示：

Ti(s)+[N]=TiN(s)                                                        (6)

Ti(s)+C(s)=TiC(s)                                                       (7)

Ti(s)+2[O]=TiO₂(s)                                                     (8)

在1450 ℃下，TiN的标准吉布斯自由生成能低于TiC、 TiO₂的标准吉布斯自由能，所以TiN比TiC、TiO₂更易在金属液中形核，而细小的TiN作为形核核心，使得TiC、 TiO₂析出需要的过冷度较小，开始在上面析出聚集长大，形成TiC-TiO₂-TiN夹杂物(见图10(a))或TiC-TiN夹杂物(见图10(c))。这类夹杂物与异质形核形成的TiN夹杂物不同，TiN、TiC、TiO₂都为面心立方结构，且晶格系数相差较小，在长大的过程中三者很容易固溶到一起，所以在扫描电镜下看不到明显形核核心区域。

对于氮化物这类夹杂物，已经做了大量研究，虽然尺寸不大，但是硬而脆，带有尖锐的棱角。合金在长期使用的过程中不易于基体协调，易导致应力集中，发生开裂，成为疲劳裂纹源，造成疲劳破坏^[13-14]。有研究表明^[15]：此类夹杂物分布在合金表面附近时，碳氮化物与基体的交互作用导致疲劳裂纹在试样表面附近的夹杂物处开始萌生。同时，消耗部分金属钛，减少相的含量，减弱组织的稳定性，从而也降低合金的强度和抗疲劳性能。但也有研究表明；适量细小弥散分布的TiN对K4169合金起到细化晶粒的作用^[16]。因此，TiN对材料性能的优劣比较，关键在于其形貌尺寸和分布情况。

综上所述，K4169中的TiN分为自发形核及以MgO-Al₂O₃为核心异质形核两类。MgO-Al₂O₃作为 TiN的形核剂，要减少TiN夹杂物，必须减少MgO- Al₂O₃。有研究发现^[17-18]：通过钙化处理后，在合金熔炼过程中使MgO·Al₂O₃变成低熔点的CaO-MgO- Al₂O₃。CaO-MgO-Al₂O₃不能过早的析出成为氮化物 的形核质点，从而防止过多的TiN夹杂物析出聚集。另外，在铸造高温合金中，氮元素大部分从冶炼原材料Cr中引入。因此，选用优质原材料进行冶炼是减少铸造高温合金中氮含量的最直接的方法^[19]。

2.2.3  金属复合氧化物夹杂物

图11所示为各类复合型金属氧化物夹杂物的SEM像及EDS谱。由图11可以看出，K4169中以金属复合氧化物为主的夹杂物形貌上多呈球状以及边角圆润的不规则形状，为钛、镍、铁、铌、钼等合金元素的氧化物。

图10  碳氮化物夹杂物的形貌及能谱

Fig. 10  Morphologies ((a), (c), (e)) and EDS spectra ((b), (d), (f), (g)) of carbonitride

图11  各类金属复合氧化物夹杂物的形貌及能谱

Fig. 11  Morphologies ((a), (c), (e), (g)) and EDS spectra ((b), (d), (f), (h)) of metal oxide inclusions

图11(a) 中的三角形夹杂物由能谱确定主要为Ti、O及少量的Al、Nb元素。结合XRD分析可以判断，以TiO₂为主的含有Al、Nb元素的复合氧化物夹杂物。此夹杂物尺寸较小，只有数微米，呈尖锐的三角形。在1450 ℃下，Ti与O的亲和力远不如Ti与N的亲和力强。因此，生成TiO₂的数量远远少于TiN的数量。

图11(c)中不规则形状的夹杂物由能谱确定元素为Ni、Nb、O以及少量的Cr、Ti、Al元素。此夹杂物为以Nb、Ni为主的复合金属氧化物，命名为Nb-Ni-O夹杂物。它具有不规则的外形，外形上有圆滑的钝角，尺寸约为数微米至十余微米。

图11(e)中的球状夹杂物由能谱确定主要为Mo、Ni、Fe、O元素，将其称为Mo-Ni-Fe-O夹杂物。球的直径尺寸约10 μm，这种夹杂物在合金中数量较多。这种夹杂物由于没有尖锐的夹角，尺寸也较小，对材料的力学性能影响较小。外形比较圆润的夹杂物多为Ni、Cr、Fe、Nb等基体元素的氧化物。而带有尖棱的夹杂物多为外来引入的Si、Al元素的氧化物和Ti的氮氧化物。

图11(g)中的夹杂物为Mo-Ni-Fe-Cr-O的复合氧化物夹杂物，与图11(e)萃取出的夹杂物为一类，由图11(g)的SEM原位分析可知，复合金属氧化物为主夹杂物的分布，此类夹杂物多呈球形，分布在棒材心部缩孔的边缘。合金在凝固后期，由于溶质元素的再分配，金属液中的Mo、Nb、Ni等元素富集在棒材心部枝晶间未凝固的偏析液相内，当靠近液固界面区域的金属元素由于成分起伏而处于过饱和状态时，将与液相中富集的氧发生反应，析出氧化物附着在枝晶壁形核长大，至金属液完全凝固。因此，这类夹杂物也呈球状分布在缩孔的边缘，属于偏析夹杂物。

3  结论

1) 真空熔炼的K4169中的单相夹杂物主要有TiN、Al₂O₃、SiO₂、TiO₂、SiC等，复合夹杂物主要有Al₂O₃-SiO₂、Al₂O₃-SiO₂-CaO、Al₂O₃ -MgO、TiC-TiN、TiC-TiO₂-TiN和复合金属氧化物夹杂物(Mo-Ni-Fe-O、Ni-Nb-O等)。

2) 夹杂物在原始铸造棒材上的分布为：TiN宏观上分布无规律，在试样表面多处可见，多数聚集呈一片，分布在晶枝间析出相的周围；SiC主要分布在棒材的边缘区域；其余的各类氧化物多见于棒材心部，尤其集中在缩孔内部边缘以及周围。

3) 硅铝类复合夹杂物通过单相夹杂物间碰撞长大，形成形状不规则的大尺寸复合夹杂物；镍铌钛等的复合金属氧化物夹杂物一般呈球状，或具有圆润的边角，是在凝固后期的偏析液中氧化析出，最后凝固在缩孔边缘枝晶间；碳氮化物为主的复合夹杂物有两类，一类为自发形核的TiC-TiN、TiC-TiO₂-TiN，另一类为以MgO-Al₂O₃为核心的TiN夹杂物，此类夹杂物呈尺寸数微米的多面体块状。

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(编辑  李艳红)

基金项目：国家重点基础研究发展计划项目(2012CB722806)；国家自然科学基金资助项目(51461029)；兰州理工大学江柳青年基金项目(Q2012203)

收稿日期：2014-10-27；修订日期：2015-06-14

通信作者：郭铁明，教授；电话: 0931-2976378；E-mail: guotm@lut.cn