STUDY OF PREVIOUS POWDER-PARTICLE BOUNDARY CARBIDES

本文研究了粉末镍基高温合金FGH95中PPB问题.结果指出,PPB碳化物在雾化过程中已开始形成,在热等静压过程中继续大量析出.由于PPB碳化物化学成分及组成复杂,不同类型碳化物可发生相互作用。热处理使PPB问题更加严重.PPB碳化物的形成主要是和合金中残留氧量有关.     

粉末高温合金原始颗粒边界与MC型碳化物溶解度的关系

原始颗粒边界(PPB)是在粉末加热固结过程中MC型碳化物在颗粒边界析出造成的,利用扫描电镜(SEM)和电子探针X射线显微分析仪(EPMA)研究了 MC型碳化物在镍基高温合金中的溶解度与粉末高温合金中原始颗粒边界(PPB)的关系.结果表明:强碳化物形成元素(Ti、Zr、Hf、Nb、Ta)对应的MC型碳化物在镍与镍基高温合金中的溶解度顺序为:TiC＞NbC＞TaC＞ZrC＞HfC,同时温度越高MC型碳化物的溶解度越大;在镍基高温合金中溶解度较大的TiC容易在粉末高温合金的PPB上析出,而溶解度较小的TaC则避免了这种现象.未添加Ta元素的FGH4098合金中原始颗粒边界(PPB)上的MC型碳化物主要为TiC;添加Ta元素的FGH4098合金,制粉过程中会在粉末颗粒内部析出更多的含Ta的MC'型碳化物,在随后的热等静压过程中,这种MC'碳化物转变成为更高稳定性的MC型碳化物(Ta,Ti,Nb)C.(Ta,Ti,Nb)C存在富Ti的核心,Ti和C元素被"固定"在了碳化物中,阻碍了 MC型碳化物在PPB上析出.     

碳含量对热等静压态FGH96合金碳化物的影响

对不同碳含量的FGH96成型合金中碳化物进行了研究,并对合金原始粉末表面成分偏析进行了测定,以深入探讨碳含量对合金中碳化物的影响。结果表明:FGH96合金中碳含量的增加,提高了原始粉末表面碳含量和富Ti层厚度;HIP(热等静压)态FGH96中碳化物主要为富Ti和Nb的MC,随着碳含量升高,合金中分布在原始粉末颗粒边界(previous particle boundary,PPB)上和PPB以外区域的碳化物含量均逐渐升高,而非PPB碳化物含量上升的幅度相对较大;合金中碳含量越高,PPB碳化物中强碳化物形成元素的含量越低,非PPB碳化物的成分不受合金碳含量的影响;碳的加入促进了PPB碳化物的粗化,并扩展了其尺寸分布的范围;合金中碳含量越高,PPB碳化物的平均自由程越小,合金在室温下的断面收缩率越低。     

镍基粉末高温合金原始颗粒边界形成及组织演化特征

采用等离子旋转电极(PREP)法制备高温合金粉末,通过热等静压(HIP)和热挤压(HE)进行固结成型,对制备的粉末及HIP、HE态合金内部和表面显微组织进行表征,探索镍基高温合金原始颗粒边界(PPB)的组成、形成机制及组织演化特征。结果表明:合金在粉末态已发生元素偏析,粉末表层有细小的富Al氧化物颗粒,且颗粒表面有Zr、C、O元素的富集层;合金PPB主要为连续的大尺寸??相、MC型碳化物、Al2O3和富Zr的氧化物颗粒;PPB形成机制是在温度场的作用下,碳化物、??相和氧化物易于在结合面析出,合金经热挤压后,原始颗粒边界上大的??相完全消失,连续的PPB被破碎,形成含MC碳化物和少量氧化物的沿挤压方向竖状排列的小颗粒,此时,合金已完成动态再结晶。     

粉末高温合金热处理裂纹形成原因的研究

本文研究了FGH 95合金原颗粒边界(PPB)对淬火裂纹的影响.结果表明,开裂严重的是由于PPB碳化物及在其外表面形成富氧层破坏了合金的连续性,促使沿原颗粒边界断裂.开裂不严重的是由于γ相晶界析出大块γ′相及其周围的贫Al,Ti区形成氧化层,促使沿γ相晶界断裂.淬火裂纹形成的主要原因是氧的污染和淬火冷却速度选择不当。     

STUDY ON CRACK FORMATION OF P/M SUPERALLOY DURING HEAT TREATMENT

本文研究了FGH 95合金原颗粒边界(PPB)对淬火裂纹的影响.结果表明,开裂严重的是由于PPB碳化物及在其外表面形成富氧层破坏了合金的连续性,促使沿原颗粒边界断裂.开裂不严重的是由于γ相晶界析出大块γ′相及其周围的贫Al,Ti区形成氧化层,促使沿γ相晶界断裂.淬火裂纹形成的主要原因是氧的污染和淬火冷却速度选择不当。     

铪对FGH4097合金系热力学平衡析出相和原始颗粒边界的影响

为消除粉末冶金高温合金FGH4097中存在的原始颗粒边界(PPB),采用Thermo-Calc热力学计算软件对FGH4097合金系进行热力学计算,并进行相应的组织观察与能谱分析,重点研究了铪(Hf)在FGH4097合金中的分布规律以及Hf对析出相的影响,特别是分析了Hf对合金中PPB的影响规律。结果表明,FGH4097合金中Hf主要存在于MC、MB2和γ’相中,Hf能促进MC相和γ’相的析出,有效地抑制M6C和M23C6型碳化物的形成。Hf质量分数为0.30%时消除了FGH4097合金中的PPB。     

铪对粉末冶金高温合金FGH97粉末颗粒的影响

研究了不同Hf含量的FGH97合金松散粉末和断口中粉末的组织及析出相。结果表明,粉末颗粒内部的碳化物主要是富Nb、Ti、Hf的MC型碳化物,同时发现粉末颗粒内部存在Zr的氧化物。Hf能进入到粉末颗粒中MC碳化物内,并促进稳定MC碳化物的析出,适量的Hf有利于消除合金中原始粉末颗粒边界(PPB)。粉末颗粒表面的Hf以HfC和HfO2复合形式存在,Hf含量大于0.6%时会对PPB有不利影响。     

Hf和Zr含量对FGH96合金平衡相及PPB的影响

采用材料热力学计算软件Thermo-calc,计算了FGH96合金中的平衡相,并结合显微组织观察、能谱和相分析,探讨Hf、Zr含量对γ’相和碳化物的影响,及对消除PPB的作用。结果表明:Hf和Zr不会导致产生新相,主要影响MC和γ’相的析出行为与成分。Hf和Zr能显著改变MC型碳化物的组分,增加其热力学稳定性和数量,促进MC型碳化物在合金中的均匀分布,抑制MC向M23C6转变;Hf还可以参与形成γ’相,增加其数量。Hf、Zr有助于消除FGH96合金中的原始颗粒边界(PPB)。     

热挤压及热处理对镍基高温合金显微组织的影响(英文)

研究热挤压以及热处理对镍基高温合金FGH96原始颗粒边界(PPB)、γ′相、MC型碳化物及γ基体的影响。结果表明:PPB是由大的γ′相、MC型碳化物和少量的氧化物构成。可通过热挤压将γ′相尺寸由微米级细化到纳米级,并达到消除PPB的效果。热挤压态FGH96合金的晶粒长大激活能为402.6 kJ/mol,表明在低于γ′相完全溶解的温度时,晶粒长大受到γ′相的抑制。在稍高于γ′相完全溶解的温度时,MC型碳化物起到钉扎晶界的作用并阻碍晶粒异常长大。     

不同Ta含量FGH4098合金中的MC型碳化物

利用扫描电镜(SEM)和场发射电子探针显微分析仪(EPMA)等研究热处理后不同Ta含量的FGH4098合金中MC型碳化物的形貌、含量、尺寸和组成。结果表明:对于热处理态FGH4098合金,加入Ta元素可以抑制MC型碳化物沿原始粉末颗粒边界(PPB)析出;随Ta含量的增加,FGH4098合金中MC型碳化物的含量有所增加,等效粒径也略有增加,但变化不大;加入合金中的Ta元素会替代MC型碳化物中的Ti,改变了MC型碳化物组成,且随着合金Ta含量的增加,MC型碳化物组成中Ta元素的所占比例显著增加。     

粉末高温合金中亚稳碳化物稳定化处理SCIEI

在热等静压之前对Rene95合金粉末采用高温预热处理。试验结果表明,预热处理既可使粉末颗粒微观组织更加均匀化,又可使亚稳碳化物MC′发生分解和转变,重新析出二次MC+?和生成M_(23)C_6碳化物。明显改变碳化物的稳定性和分布状态,有效地抑制PPB的形成。     

回火马氏体中合金碳化物的3D原子探针表征Ⅱ.长大

Nb-V微合金钢在1200℃同溶0.5 h后淬火,存450-650℃回火不同时间,用显微硬度和TEM测试并观察析出强化和组织软化现象,用三维原了探针(3DAP)对产生二次硬化的合金碳化物的成分进行定量分析,研究其析出长大规律.结果显示,二次硬化主要是合金碳化物析出强化的作用.随着同火温度的升高或回火时间的延长,合金碳化物的成分动态变化,即强碳化物形成元素取代或部分取代较弱的碳化物形成元素.首先,V和Nb取代Mo,然后Nb部分取代V,最后形成具有一定原子比的合金碳化物.相对回火温度,回火时间对碳化物内合金元素的相对含量影响不大.在合金碳化物长大过程中,薄片状碳化物优先沿径向方向生长,然后沿厚度方向长大并开始粗化.     

直接HIP成型粉末高温合金中PPB问题研究的介绍

原始粉末颗粒边界(PPB)是粉末高温合金中存在的主要缺陷之一，它是热等静压(HIP)过程中由于元素偏析与表面吸附的氧和碳发生化学反应形成了以向粉末颗粒边界聚集为特征的一层网状析出相。PPB的存在阻碍金属颗粒间的扩散与连接，使粉末颗粒之间无法进行充分的冶金结合，形成弱界面，降低了合金的力学性能。本文分析了PPB形成及评价方法方面的相关研究，综述了PPB对直接HIP成型粉末高温合金组织和性能影响的相关研究进展，并介绍了一些预防和消除PPB的主要方法。     

FGH97合金的显微组织

结合FGH97合金的制备工艺,采用显微组织观察等手段,对合金的显微组织进行了分析研究与讨论,结果表明,直接热等静压成形的FGH97合金的晶粒组织均匀,晶粒度为6～7级;合金中的Hf元素对减少合金中的原始颗粒边界(PPB)有着显著作用,同时,Hf元素会进入γ'相和碳化物,提高γ'相的强度和碳化物的稳定性;合金的显微组织具有弯晶特点,这对合金的塑性和韧性非常重要.     

航空发动机用导向叶片叶身裂纹形成机制研究

通过对K441合金导向叶片铸件出现的铸造裂纹及磨削裂纹的观察,并对裂纹处的析出相进行了能谱分析,确定了该导向叶片铸造裂纹和磨削裂纹的形成原因.K441合金导向叶片铸造裂纹的形成与铸件凝固期间补缩能力及合金中C元素含量密切相关.K441合金凝固过程中,除正常枝晶搭接外,在枝晶间析出的碳化物相阻塞了补缩通道,削弱了凝固前沿的界面强度,从而促进热裂纹的产生.合金中碳化物在晶界的析出使叶片磨削裂纹沿晶界形成和长大,并最终导致叶片报废.通过在叶片隔板上增加与冒口相连的补缩通道部分解决了叶片形成疏松和裂纹的问题,而磨削裂纹要通过调整碳化物的析出量和析出形态来解决.     

高温合金服役及修复过程中组织演化规律

研究了ЖC6y合金服役过程中的组织演化规律与恢复热处理后组织形貌的变化.结果表明:经过高温长时服役后合金主要强化相的γ'粒子出现显著退化,γ'粒子的粗化存在Ostwald熟化机制与粒子聚集机制,它的粗化行为可以通过γ'相的形貌特征参数进行表征.MC碳化物在服役中发生分解,转变为周围包覆一层γ'膜的M6C型碳化物.在一定条件下,基体中可直接析出M6C型碳化物.晶界处碳化物有更强烈的分解趋势,晶界处形成包覆一层γ'膜的不连续M6C型碳化物.此种恢复热处理工艺优化了γ'粒子的形貌、尺寸、分布,有效恢复合金的组织退化及显微硬度,形成锯齿晶界,使合金持久性能得到恢复,提高了合金使用寿命.     

Fe-V-Nb中间合金孕育剂对轧辊用高速钢组织和性能的影响

轧辊材料高速钢含有大量不同种类的合金元素,在铸造中这些合金元素能够形成不同种类的碳化物。在离心铸造的过程中,由于这些碳化物具有不同的比重,容易产生偏析,从而导致轧辊性能的下降。针对此问题,研究了Fe-V-Nb中间合金孕育剂的变质处理对轧辊用高速钢的微观组织及力学性能的影响。结果表明:与未经过变质处理的铸态合金相比,高速钢经Fe-V-Nb中间合金孕育剂变质处理后,晶粒得到细化,碳化物分布均匀独立。变质处理后,高速钢的硬度有所提高。     

镍基高温合金中的初生碳化物及其强化作用

对K465和K492合金进行室温拉伸、高周疲劳和差热分析实验,使用扫描电镜和透射电镜观察和分析铸态K465和K492合金中初生碳化物的形态、类型及分布。研究铸态K465和K492合金中初生碳化物对合金强度的影响。结果表明,在K465合金中形成MC型初生碳化物,呈骨架状,对合金室温强度有利;在K492合金中也形成MC型初生碳化物,当碳化物呈尺寸较大的块状时,降低合金的高周疲劳强度;为弥散分布的细小颗粒时,提高合金的高周疲劳强度。     

固溶处理对粉末冶金GH4099合金组织及性能的影响

通过等离子旋转电极雾化制粉和热等静压工艺制备了粉末冶金GH4099高温合金,并研究了固溶温度对该合金微观组织演变及室温、高温拉伸性能的影响规律。结果表明,粉末冶金GH4099合金微观组织均匀,晶粒尺寸接近原始粉末尺寸(~50 μm),并且无成分偏析。晶界处大尺寸的一次γ′相与碳化物交错分布,晶粒内部存在大量退火孪晶。随着固溶温度的升高,γ相晶粒逐渐长大,晶界处碳化物由断续状逐渐变为连续分布。当固溶温度为1140 ℃时,可获得与轧制件/锻件相当的室温及高温拉伸性能,但塑性较低,合金断口呈现出脆性解理断裂形貌,这主要与热处理过程中原始颗粒边界(PPB)处碳化物的析出有关。