热处理对粉末冶金Inconel 718高温合金组织及性能的影响

以超高转速等离子旋转电极法(SS-PREP法)制备的高球形度Inconel 718高温合金粉末为原料,采用热等静压(HIP)工艺制备了Inconel 718粉末高温合金,重点研究了热处理制度对合金组织和力学性能的影响。实验结果表明:采用SS-PREP法制得的Inconel 718高温合金粉末粒度分布均匀,球形度良好,具有优异的HIP工艺性能;随着固溶温度的提高,合金晶界逐渐变浅,说明晶界析出相数量逐渐减少。时效热处理后,沿晶界析出大量针状δ相,同时还有少量MC碳化物相。在1210℃、120MPa条件下保温保压4h的HIP工艺下,经1020℃固溶热处理后,合金室温抗拉强度可达1404MPa;经980℃固溶处理后,合金在650℃的高温抗拉强度为1153MPa,固溶处理温度为980℃的合金综合性能较好。     

热处理态激光立体成形Inconel 718高温合金的组织及力学性能

研究了经过高温均匀化固溶处理+中间δ时效处理+双级时效处理的激光立体成形Inconel 718合金的组织及力学性能,并考察了热处理后合金的位错组态.结果表明,由于热处理过程中的再结晶行为,合金组织由沉积态的初始柱状晶转化为等轴晶.Laves相完全固溶,针状δ相以及γ″强化相分别在晶界处以及γ基体上大量弥散析出.激光立体成形Inconel 718合金热处理态的抗拉强度、屈服强度、延伸率以及断面收缩率均达到锻件标准.位错与γ″相的相互作用为位错切割γ″相以及位错绕过γ″相,在位错绕过γ″相的区域,位错密度比位错切割γ″相区域高.由于热处理态δ相尺寸大于锻件,位错会在δ相中发生塞积.碳化物和位错之间也存在强烈的相互作用,通过钉扎和拖曳作用来阻碍位错运动.     

一种新型第三代镍基粉末高温合金的微观组织及其力学性能研究

本工作研究了一种自主研发的第三代粉末高温合金WZ-A3不同工艺状态的显微组织特征以及热处理后合金的高温拉伸、蠕变以及疲劳性能。该合金采用热等静压(HIP)+热挤压(HEX)+锻造(HF)+热处理(HT)工艺加以制备。结果表明:HIP态合金晶粒度等级为ASTM8~9级,晶界存在粗大γ＇相,晶内存在相对细小的γ＇相;经挤压+锻造后,合金晶粒度等级可达ASTM13~14级,晶内γ＇相细化,但晶界处的γ＇相数量明显增多;热处理后合金晶界处大块状的γ＇相数量明显减少,晶内γ＇相平均尺寸由HIP态的400nm细化至热处理态的200nm。过固溶+时效热处理后的合金700℃抗拉强度和屈服强度分别达1360MPa和1029MPa,延伸率和断面收缩率分别为23.5%和17%;在800℃/330MPa条件下蠕变量达0.2%时所用时长为229小时;700℃/0~0.8%/0.33Hz条件下的疲劳寿命为24500循环周次。蠕变性能和疲劳性能与LSHR和ME3等三代镍基粉末高温合金相当,但700℃拉伸强度较LSHR合金高近50MPa,延伸率为其3倍,屈服强度稍有降低。     

热处理对激光选区熔化成形Inconel 718合金显微组织结构和力学性能的影响

主要研究了激光选区熔化(selective laser melting, SLM)成形Inconel 718合金经固溶时效(SA)、均匀化+固溶时效(H+SA)、热等静压+固溶时效(HIP+SA) 3种热处理后显微组织结构的转变与力学性能之间的关系。结果表明,沉积态试样的晶粒内部存在大量树枝晶结构,枝晶间析出了大量硬脆Laves相。恰当的均匀化处理虽能促进δ相析出,但无γ"、γ'相,材料强度较低。热等静压(1080℃, 148 MPa, 2 h)能有效消除沉积态中的Laves相和微孔,经随后SA处理,材料的晶粒明显细化,晶界趋于平直,且强化相析出,材料的屈服强度、抗拉强度和硬度(HV_(0.2))显著提高,分别达到1191 MPa、1361 MPa、4900 MPa,断后伸长率达13.30%,在提高材料强度的同时较大程度保留了材料的延展性,获得了良好的综合力学性能。     

再生高密度钨合金的性能

采用氧化-还原法回收钨合金切削废料,用回收粉末及镍、铁元素粉配制成91W-6Ni-3Fe系高密度合金的混合粉,经压制、脱胶、烧结制得再生高密度钨合金.结果表明:所得再生合金的性能同非回收粉末所制备的合金性能相当,再生钨合金的密度随着烧结温度的升高而先升高后有所降低,最大密度为17.12 g/cm3,硬度随着烧结温度的升高而降低;当烧结温度为1 440℃时再生合金的强度和塑性达到较好的配合,抗拉强度为922.95MPa,延伸率为20.18%;经真空热处理后,再生钨合金性能得到改善,抗拉强度和延伸率得到不同程度的提高,抗拉强度比热处理前提高了约6.44%,延伸率比热处理前提高了约43.42%.     

热等静压温度对K438合金显微组织和高温力学性能的影响

研究了热等静压(HIP)温度对K438合金显微组织和高温力学性能的影响。结果表明,1170℃/150 MPa/4 h和1177℃/150 MPa/4 h热等静压能使K438合金显微疏松闭合。合金标准热处理(ST)后,枝晶杆由大、小两种尺寸的γ'相组成,其中较大的γ'相尺寸约为0.2μm;热等静压后,γ'相尺寸变大,接近0.5μm,未析出较小尺寸的γ'相;HIP+ST后,重新析出大、小两种尺寸的γ'相。力学性能测试结果表明,与标准热处理态相比,加入热等静压后,合金的815℃/420 MPa持久寿命相当,850℃/365 MPa持久寿命和800℃抗拉强度降低,而800℃拉伸伸长率和断面收缩率显著提高,其中,1170℃热等静压状态合金的800℃抗拉强度从902 MPa降到836 MPa,伸长率从6.8%提高到16.6%,提高了144.1%。     

TC17粉末钛合金HIP/IF复合工艺制备及组织性能演变

采用粉末热等静压(HIP)+等温锻造(IF)的复合工艺制备TC17粉末钛合金,并分析研究工艺过程中合金组织和性能的变化.结果表明:粒度<104 μm的雾化TC17合金粉末经热等静压后,合金成分均匀,显微组织为细针状的魏氏组织,室温抗拉强度为1210 MPa、延伸率仅为4%;经高低温慢速等温锻造后,合金密度得到进一步提高(99.9%),显微组织中的原始β晶粒得到完全破碎,获得了细小的等轴晶粒;固溶时效热处理后,大量等轴α相均匀地弥散分布于β转变基体上,α相尺寸很小,约1～2 μm.最终粉末合金室温抗拉强度为1210 MPa、延伸率高达16%,强度和塑性达到了良好的匹配,并且远远超过技术条件要求.     

热处理对激光选区熔化制备Inconel 718合金组织和拉伸性能的影响

采用激光选区熔化工艺(SLM)制备了Inconel 718合金,并对合金分别进行了1050 ℃×1 h固溶和1050 ℃×1 h固溶+720 ℃×8 h+620 ℃×8 h双级时效热处理。结合微观组织、拉伸性能和断裂特征分析,研究了热处理工艺对SLM制备的Inconel 718合金组织和力学性能的影响。结果表明:固溶处理后合金内Laves相溶解,位错密度显著降低,材料的强塑性匹配较打印态得到良好的改善。经过时效热处理后,γ′和γ″强化相析出使合金强度大幅度提高的同时,保留了一定的塑性。     

热等静压处理对选区激光熔化成形Inconel 718合金各向组织及力学性能的影响

目的 研究热等静压处理对选区激光熔化（SLM）成形不同沉积方向Inconel 718合金试样显微组织和力学性能的影响规律,提升Inconel718合金的综合力学性能。方法 采用SLM技术制备平行沉积方向和垂直沉积方向的Inconel 718合金试样,并对试样进行热等静压（HIP）处理和热等静压+固溶时效（HIP+HT）处理。利用金相显微镜（OM）、扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）、X射线衍射仪（XRD）和电子背散射衍射（EBSD）,对合金的显微组织、断口形貌、物相组成、晶粒形貌及取向进行分析。对试样进行显微硬度和拉伸强度性能测试,对比分析不同沉积方向SLM、HIP及HIP+HT试样的显微硬度、拉伸强度、屈服强度以及断口延伸率。结果 SLM成形的Inconel718合金经热等静处理后,平行方向的晶粒形态由柱状晶转变为等轴晶,晶粒尺寸增大,并伴随有孪晶形成。晶界处的Laves相基本溶解,同时有许多MC碳化物在γ基体中析出。不同处理状态下平行方向试样的拉伸强度、屈服强度和硬度值均小于垂直方向。平行和垂直方向SLM成形件的拉伸强度σb分别为996.3MPa和1051.1MPa...     

粉末冶金Ni-Fe-Al合金制备工艺与性能

用粉末冶金法制备Ni-Fe-Al合金,将元素Ni、Fe、Al粉混合后在500 MPa的压力下进行压制成形,分别在1280 ℃和1300℃下进行烧结,对烧结坯进行密度、拉伸力学性能检测、X射线衍射分析、断口及组织观察.结果表明,在1280 ℃烧结时NiFe18.5Al25合金密度可达6.57 g/cm3(相对密度为94.3%),抗拉强度达到718.7 MPa,说明采用粉末冶金法可制备高性能Ni-Fe-Al合金.烧结Ni-Fe-Al合金中γ相的体积分数随Ni含量增加而增加,相对密度和抗拉强度随Ni含量的增加而提高,说明γ相的增加有利于烧结.对比三种合金,NiFe18.5Al25合金性能最优,主要是由于该合金中γ相体积分数最高.     

热处理对铸态Mg-4.2Zn-1.5RE-0.7Zr镁合金显微组织和力学性能的影响

研究热处理工艺对铸态Mg-4.2Zn-1.5RE-0.7Zr镁合金显微组织和力学性能的影响。结果表明：铸态Mg-4.2Zn-1.5RE-0.7Zr镁合金的显微组织主要由α-Mg、T相和Mg51Zn20相组成;单级等温时效（325°C,10 h）以及双级时效（325°C,4 h）＋（175°C,14 h）处理均未能使T相和Mg51Zn20相溶入基体,且晶粒也未明显长大。在325°C下时效10 h,晶内析出大量短杆状β′1相,延长时效时间将导致β′1相粗化及数量减少。Mg-4.2Zn-1.5RE-0.7Zr镁合金在325°C下时效10 h后具有最高的屈服强度（153.9 MPa）和抗拉强度（247.0 MPa）,相比铸态合金分别增加48 MPa和23 MPa,伸长率降低至15.6%。Mg-4.2Zn-1.5RE-0.7Zr合金经双级时效（325°C,4 h）＋（175°C,14 h）处理后的屈服强度和抗拉强度与单级等温时效处理（325°C,10 h）的相当,但伸长率有所下降。此外,不同状态下Mg-Zn-RE-Zr镁合金的断裂主要表现为准解理断裂,但局部特征有差别。     

低温形变热处理制备Mg-6Gd-1Y-0.5Zr合金的力学性能(英文)

对固溶态的Mg-6Gd-1Y-0.5Zr合金进行低温形变热处理,处理工艺包括不同应变量的冷拉伸和随后在200°C进行的峰值时效。结果表明:低温形变热处理合金的时效硬化动力学显著加速,随变形量增大,合金的峰值时效时间大幅度缩短。冷拉伸变形量为10%的合金在200°C峰值时效后的屈服强度、抗拉强度和伸长率分别达到251MPa、296MPa和8%,这些性能大大超过传统商业牌号的耐热镁合金WE54,尽管其总的稀土含量高于GW61K合金。     

快速凝固Cu-5Ag-0.5Zr-0.4Cr-0.35Nb合金的组织与力学性能

采用快速凝固方法制备了Cu-5Ag-0.5Zr及Cu-5Ag-0.5Zr-0.4Cr-0.35Nb(wt%)合金粉末,采用热等静压将粉末压制成坯料,随后进行热锻、冷轧处理。测试了合金在室温及高温(500 ℃)下的力学性能,并分析了合金的显微组织及断口形貌。结果表明,冷轧态合金具有更优异的室温拉伸性能,冷轧态Cu-Ag-Zr合金抗拉强度为739.3 MPa,伸长率7.1%,这与铜基体中密集的Cu₄AgZr颗粒及纳米级Ag颗粒有关。除Cu₄AgZr颗粒及Ag颗粒外,Cr、Nb元素的添加还生成高温稳定的Cr₂Nb颗粒,同时提高了合金的室温和500 ℃拉伸强度。冷轧态Cu-Ag-Zr-Cr-Nb合金的室温极限抗拉强度和伸长率分别为799.1 MPa与5.3%。因为热锻态合金晶粒尺寸粗大,Ag颗粒尺寸细小,相比冷轧态合金拥有更好的抗高温弱化性能。热锻态Cu-Ag-Zr-Cr-Nb和Cu-Ag-Zr合金的500 ℃抗拉强度分别为186.8和129.2 MPa,而冷轧态Cu-Ag-Zr-Cr-Nb和Cu-Ag-Zr合金在500 ℃抗拉强度分别仅为113.1和95.4 MPa。     

挤压Mg-8.5Gd-2.3Y-1.8Ag-0.4Zr合金的显微组织与力学性能(英文)

研究铸态和挤压态Mg-8.5Gd-2.3Y-1.8Ag-0.4Zr合金的显微组织、时效强化和力学性能。铸锭在T4处理后分别于400、450和500°C进行挤压,挤压比为10:1。在细晶强化和析出强化的共同作用下,于400°C挤压的样品经T5处理后可以得到最优的力学性能,所得的晶粒尺寸约为5.0μm,其初始和峰值硬度分别为HV109和HV129。室温下的拉伸屈服强度、抗拉强度和伸长率分别达到391MPa、430MPa和5.2%。     

正火温度对电弧增材制造Ti-6Al-4V组织与性能的影响

利用TIG电弧增材制造技术制备了TC4钛合金样件,并对样件进行了正火处理. 结果表明,经正火处理后的试样组织由α相和β相组成;在750 ~ 950 ℃范围内,随着正火温度的升高,针状初生α相变短变粗,并逐渐向网篮组织方向转变;在950 ~ 1 050 ℃温度范围内,随着温度的升高,部分初生α相聚合长大,并向着“伪等轴晶”方向转化,在1 050 ℃形成了“伪等轴晶”初生α相 + 细小针状初生α相 + 细小针状初生α相之间的α + β组织,针状初生α相随着温度的升高变短变细. 最佳条件(850 ℃/2 h/空冷)下y方向的抗拉强度900.4 MPa、屈服强度820.4 MPa、断后伸长率9.3%、断面收缩率27.4%,z方向的抗拉强度890.1 MPa、屈服强度790.1 MPa、断后伸长率10.8%、断面收缩率31.0%,其性能接近锻件标准要求;沉积态与正火处理态的硬度值变化不大;拉伸试样(y和z方向)断口形貌均布满韧窝,属于塑性断裂.     

Microstructure,Tensile Properties and Work Hardening Behavior of an Extruded Mg–Zn–Ca–Mn Magnesium Alloy

A new Mg-2.2 wt% Zn alloy containing 1.8 wt% Ca and 0.5 wt% Mn has been developed and subjected to extrusion under different extrusion parameters.The finest(～0.48 μm) recrystallized grain structures,containing both nano-sized MgZn_2 precipitates and α-Mn nanoparticles,were obtained in the alloy extruded at 270℃/0.01 mm s~(-1).In this alloy,the deformed coarse-grain region possessed a much stronger texture intensity(～32.49 mud) relative to the recrystallized fine-grain region(～13.99 mud).A positive work hardening rate in the third stage of work hardening curve was also evident in the alloy extruded at 270℃,which was related to the sharp basal texture and which provided insufficient active slip systems.The high work hardening rate in the fourth stage contributed to the high ductility extruded at 270℃/1 mm s~(-1).This alloy exhibited a weak texture,and the examination of fracture surface revealed highly dimpled surfaces.The optimum tensile strength was achieved in the alloy extruded at 270℃/0.01 mm s~(-1),and the yield strength,ultimate tensile strength and elongation to failure were～364.1 MPa,～394.5 MPa and～7.2%,respectively.Fine grain strengthening from the recrystallized fine-grain region played the greatest role in the strength increment of this alloy compared with Orowan strengthening and dislocation strengthening in the deformed coarse-grain regions.     

Influence of hot isostatic pressing on microstructure,properties and deformability of selective laser melting TC4 alloy

The influence of different hot isostatic pressing regimes on microstructure, phase constitution, microhardness, tensile properties and deformability of TC4 alloy fabricated by selective laser melting (SLM) technology was studied. The results show that the microstructure of SLM TC4 alloy is composed of acicular martensite α' phase, and the sample exhibits high microhardness and strength, but low plasticity. After hot isostatic pressing, acicular martensite α' phase transforms into α+β phase, and with the increase of hot isostatic pressing temperature and duration, α phase with coarse lath is gradually refined, and the proportion of α phase is gradually reduced. Because of the change of phase constitution in SLM TC4 alloy after hot isostatic pressing, the grain refinement strengthening is weakened, the density of dislocation is reduced, so that both microhardness and tensile strength are decreased by around 20%, the elongation is increased by more than about 70%, even over 100%, compared with as-deposited TC4 alloy. When the hot isostatic pressing regime is 940℃/3 h/150 MPa, the tensile strength and the elongation achieve optimal match, which are about 890 MPa and around 14.0% in both directions. The fracture mechanism of alloy after 940℃/3 h/150 MPa HIP is dultile fracture. Hot isostatic pressing causes concave deformation of SLM TC4 alloy thin-walled frames, and the deformation degree increases with the increase of temperature.     

基于Incoloy800H钨极氩弧焊接头组织及其性能分析

在2 mm厚800H合金钨极氩弧焊试验的基础上,研究焊接接头的微观组织和析出相成分,并分析焊接接头的力学性能和抗晶间腐蚀性能,观察拉伸断口和晶间腐蚀试样的形貌。结果表明:焊缝组织为柱状晶和等轴晶,热影响区晶粒明显长大,焊接接头中有少量的TiN和富Cr相(Fe,Cr)_(23)C_6析出相存在;母材、热影响区和焊缝的HV硬度分别为1730、1526和1590 MPa;室温抗拉强度和延伸率分别为565.0 MPa、31.8%,均超过ASME标准关于800H合金规定值(450.0 MPa和30.0%),拉伸断裂为韧性断裂;焊接接头高温(650℃)抗拉强度和延伸率分别为394.5 MPa、15.5%,其断口是混合型断口;较接头组织,母材腐蚀更为严重,表面晶界开裂并伴有少量且尺寸较小的腐蚀坑,基体中TiN缺陷处易引起点蚀。     

热等静压对铸造AlSi7Cu2Mg合金缺陷及性能的影响

采用砂型铸造AlSi7Cu2Mg铝合金阶梯形铸件,对不同部位试样进行等静处理,研究了不同热等静压压力(80~120 MPa)、时间(1~3h)对不同壁厚铸件缺陷及性能的影响。结果表明,随着热等静压压力增大和保压时间延长,不同壁厚铸件孔洞减少、密度提升,抗拉强度相应增大。铸件壁厚越大,密度和抗拉强度提升越明显;在热等静压温度(490℃)、压力(100 MPa)不变条件下,保温时间超过2h,铸件密度增加幅度较小;而在热等静压温度(490℃)、时间(2h)不变条件下,当热等静压压力超过临界值(100MPa)后,铸件抗拉强度提升不明显。