淬火处理过程中的局部干涉对FGH96合金表面组织的影响

采用光学显微镜（optical microscope,OM）、扫描电子显微镜（scanning electron microscope,SEM）、电子探针（electron probe microanalysis,EMPA）、显微硬度计和数值模拟等手段，研究了淬火处理过程中的局部干涉（淬火夹具）对FGH96合金表面组织的影响。结果表明，淬火处理用夹具对热态FGH96合金表面产生激冷作用，改变了接触点位置合金的冷却方式，进而改变了γ′相的析出和长大行为。经低倍腐蚀后，不同尺寸和形貌的γ′相出现了视觉上的色差，宏观上表现为腐蚀圈的形成。腐蚀圈的最大直径为～10 mm，截面深度为～3 mm；腐蚀圈内二次γ′相呈细小球状分布，平均尺寸为～100 nm；腐蚀圈上二次γ′相呈多边形分布，平均尺寸为～350 nm；圈外二次γ′相呈球状分布，平均尺寸为～150 nm。二次γ′相的尺寸和形貌的差异导致腐蚀圈内外显微硬度的波动，圈外显微硬度平均为～HV 450，圈内达到了～HV 485。除此之外，腐蚀圈附近区域无晶粒组织差异，无元素偏析情况。     

时效处理对一种新型粉末高温合金组织和性能的影响

对一种新型粉末高温合金进行不同时效处理,观察析出相和显微组织,测试合金室温、高温(750、815℃)拉伸和高温(750℃/750 MPa、815℃/450 MPa)持久性能,分析不同时效处理对合金组织和性能的影响。结果表明:过高的二级时效温度导致γ′相发生Ostwald熟化,减弱了γ′相的强化效果,导致合金的室温、高温强度降低,持久寿命明显缩短。单纯的一级时效,导致二次γ′相未发生进一步长大,三次γ′相微量析出,合金的强度提高,高温塑性显著降低。试样经HT2制度热处理后,二次与三次γ′相匹配良好,γ′相尺寸适当,未发生熟化,强度略有降低,塑性明显提高,综合力学性能优异。     

时效制度对粉末冶金高温合金FGH95组织和性能的影响

研究了淬火处理的FGH95合金在不同时效制度下的显微组织和力学性能,并对室温U型缺口试样冲击断口进行了对比分析。结果表明:相同固溶淬火处理的FGH95合金,经过单级时效(760℃×16h/AC)和两级时效(870℃×1.5h/AC+650℃×24h/AC)处理后晶粒度相同,γ′相的形貌、尺寸和分布也无明显差异。二者的硬度、室温冲击韧度、室温和650℃拉伸性能相当;单级时效后650℃/1035MPa的光滑持久寿命略高于两级时效,但持久塑性低于两级时效。FGH95合金可以采用单级时效代替传统的两级时效处理。     

铼对定向合金组织和性能的影响

以一种定向合金为基础成分，加入不同含量的Re，采用定向凝固工艺浇注性能试棒，通过SEM研究了含Re合金的微观组织特征及Re在不同相中的分布情况，比较了不同Re含量的室温拉伸和高温持久性能。研究结果表明：通过加入Re可以有效提高合金的室温拉伸屈服强度和高温持久寿命，但室温和高温塑性有所降低。加入Re后合金的铸态组织变化不大：γ γ′共晶相数量随Re含量的增加而略有增多，并且尺寸变小。Re主要分布于γ基体中，在强化相γ′中的分布很少，并通过在γ基体中阻碍位错运动有效提高合金的高温强度。     

镍基双合金扩散偶的拉伸性能研究

采用热等静压(HIP)扩散连接工艺,获得了镍基单晶高温合金与粉末高温合金的扩散偶。研究了热等静压和热处理工艺对扩散偶的组织和拉伸性能的影响。结果表明,不同温度热等静压的扩散偶均实现了冶金结合,瞬时拉伸断口位置处于DD402侧,断裂面为{111}滑移面。随着HIP温度升高,DD402母材的γ′相粒子粗化,FGH95粉末合金母材的再结晶晶粒长大;1 166℃HIP扩散偶热处理后,FGH95粉末合金的γ′相由晶界大尺寸γ′相、晶粒内中等尺寸的和细小的γ′相组成。扩散偶试样的650℃抗拉强度受HIP温度影响小,而屈服强度随着HIP温度升高而降低。     

燃气轮机用GH4720Li合金组织与性能关联性

摘要：基于光学显微镜、场发射电镜组织分析及系列力学性能测试,研究了固溶处理对燃气轮机用GH4720Li合金组织特征的影响,分析了组织特征与力学性能的关联性。结果表明：随着固溶温度的升高和固溶时间的增加,合金一次γ′相回溶,平均晶粒尺寸增加,当固溶温度高于1160℃,晶粒尺寸增大明显。GH4720Li合金的力学性能变化规律如下：经亚固溶处理后,室温拉伸强度和屈服强度呈现出相似规律,并在1130℃附近出现峰值;经过固溶处理后,拉伸强度和屈服强度均明显降低。在亚固溶处理区间,随着固溶温度的增加,持久寿命逐渐增加;经过固溶处理后,合金的持久寿命明显提高,而持久塑性呈现出与持久寿命相反的趋势。结合燃气轮机的服役工况,燃气轮机用GH4720Li合金的合理固溶处理应为过固溶处理,可获得组织性能的较佳匹配。     

GH648合金800℃长期时效后的组织稳定性

 研究了GH648合金在800 ℃×1 000 h下长期时效后的组织稳定性。结果表明：合金经800 ℃×100 0 h长期时效后,α Cr相的数量增加,尺寸长大,γ′相发生了聚集长大,合金中无有害相析出;合金的室温拉伸性能基本稳定,但高温拉伸强度和持久寿命下降;γ′相的聚集长大是致使长期时效后GH648合金高温拉伸强度和持久寿命下降的主要原因。     

钛对GH150合金组织和性能的影响

采用金相显微镜、透射电镜、化学相分析和力学性能测试等方法，研究了钛含量对ＧＨ１５０合金组织和性能的影响。结果表明，在１．６３％～２．９６％Ｔｉ范围内，随钛含量的提高，γ′相析出量增加，进入γ′相中的钛［Ｔｉ（γ′）］从０．９２％增至２．１７％，可见钛在ＧＨ１５０合金中主要起时效强化作用，并显著影响力学性能。随钛含量的增加，合金的室温屈服强度、７００℃拉伸强度和持久强度均提高，同时固溶状态的室温拉伸塑性和持久塑性下降，这是γ′相和μ相综合作用的结果。     

热处理过程中FGH96合金的微观组织演变

通过热处理实验研究了热处理过程中FGH96合金的微观组织演化，量化了固溶温度和保温时间对晶粒尺寸、γ′相尺寸、面积分数及晶粒分布的影响，分析了γ′相和应变存储能对晶粒演变的影响。结果表明：在热处理过程中，含有大量应变存储能的变形晶粒发生静态再结晶，晶粒细化，而动态再结晶晶粒发生晶粒长大，当两者平衡时可获得均匀细小的晶粒组织。合金在1060℃保温120 min后，γ′相尺寸和晶粒尺寸分布较为均匀，平均晶粒尺寸为7.37μm。γ′相的面积分数随固溶温度和保温时间的增加而减小，一次γ′相在亚固溶保温过程中存在粗化和分裂现象，使得一次γ′相的面积分数和尺寸先增加后减小。γ′相的非均匀溶解会导致局部晶粒长大较快，形成混晶。     

选区激光熔化FGH4096高温合金的组织与性能

以等离子旋转电极法制备的FGH4096粉末为原材料,利用选区激光熔化(selective laser melting,SLM)技术制备了FGH4096合金,合金致密度达99. 3%。研究了SLM沉积态、直接时效态、固溶+时效态的组织和拉伸性能。SLM沉积态FGH4096合金由柱状晶构成,垂直熔池边界生长,柱状晶内排列着精细的树枝结构或等轴结构,以奥氏体γ相为主,少量的γ′相和碳化物沿树枝结构和等轴结构边界析出;直接时效处理后,大量三次γ′相析出,树枝结构或等轴结构边界粗化;固溶+时效后,回复和再结晶的发生,合金晶粒呈不规则形状,树枝结构和等轴结构消失,少量一次γ′相和碳化物在晶界析出,晶内分布少量二次γ′和大量均匀的三次γ′相。SLM沉积态FGH4096室温拉伸塑性好,热处理后强度明显提高,塑性下降,直接时效态屈服强度和拉伸强度最高,接近锻造状态。3种状态拉伸断口呈穿晶断裂,随着强度的提高,直接时效态拉伸断口出现数量较多的沿晶断裂区域。     

第四代粉末高温合金FGH4102长期时效过程中γ′相演变规律北大核心

本文研究了新型镍基粉末高温合金FGH4102在750~850℃长期时效过程中γ′相的演变行为。结果表明:合金长期时效过程中一次γ′相稳定性较好;三次γ′相主要存在于750℃及800℃,析出量达到饱和后随时效时间延长符合Ostwald熟化理论,之后逐渐溶解;二次γ′相在750℃及800℃时效过程中存在分裂导致的反粗化现象,850℃时效时二次γ′相随时效时间增加而持续长大;800℃及850℃时效后期,二次γ′相形态转变为沿<100>方向排列的方形;时效温度及时间对合金硬度的影响较大,时效后期硬度值的变化主要取决于二次γ′相尺寸的变化。     

热处理制度对粉末高温合金性能的影响

对比研究了FGH95合金在不同热加工工艺和热处理制度下γ′相的分布，观察了不同热处理制度处理后合金的组织及时效后小γ′相的中心暗场像相，测试了室温（20℃）和高温（650℃）下材料的拉伸性能，并对高温（650℃）瞬时断裂区断口进行了对比分析。结果表明：相同热处理工艺，热等静压温度较高时，时效析出的γ′相尺寸大；不同热处理制度能改变γ′相的分布，盐浴冷却明显增大中等尺寸γ′相数量和合金的高温塑性。     

固溶冷却介质对GH4720Li合金组织和性能的影响

γ'相的形貌对GH4720Li合金的性能起着十分重要的作用。固溶淬火时高冷速可以增加基体的过饱和度,有利于获取细小的γ'相组织,然而过高的冷速容易导致工件淬火开裂。因此,工业生产中选择适当的冷却介质控制固溶淬火的冷却速度就显得尤其关键。采用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)等手段研究了不同冷却介质对GH4720Li合金组织和性能的影响。结果显示,固溶冷却介质对GH4720Li合金的晶粒尺寸、一次γ'相形貌和数量无影响;水冷试样中二次γ'相的数量最少、三次γ'相的尺寸最小;水溶性淬火剂(20%浓度)冷却后的样品中三次γ'相的尺寸最大,室温、高温拉伸的屈服强度略低于其他样品。     

热处理工艺对GH4706合金显微组织与力学性能的影响

为掌握热处理工艺对GH4706合金组织性能的影响规律,研究了A、B、MST三种热处理工艺与合金组织性能的相关关系.结果表明,GH4706合金的主要强化相为γ＇相与γ＇/γ″共析出相,η相附近易形成γ＇、γ″相贫化区.A工艺在中间时效阶段析出的大尺寸γ＇相与时效阶段析出的小尺寸γ＇/γ″共析出相能够起到错配强化的效果,增大合金的室温拉伸强度.室温下η相为脆性相,不利于室温拉伸塑性与冲击韧性,因而B工艺的室温塑性与冲击韧性最佳.高温下η相能够起到协调晶内与晶界变形的作用,提高合金的650℃/690 MPa持久寿命与塑性,但过量η相析出不利于合金的持久寿命.     

长期时效对不同固溶处理喷射成形FGH100L合金组织中γ'相的影响

对喷射成形镍基高温合金FGH100L分别进行亚固溶和过固溶热处理,采用扫描电镜研究了长期时效对合金中γ′相尺寸和形貌的影响。结果表明:亚固溶热处理合金中有四种尺寸的γ′相,在长期时效过程中,一次、二次和大三次γ'相尺寸均有明显增长,小三次γ'相尺寸略有减小,四种γ'相长大规律均不符合Lifshitz,Slyozov和Wagner（LWS）粗化模型。一次γ'相、二次γ'相和大三次γ'相出现相似的分裂现象,二次γ'相在时效500 h后出现不稳定生长现象,合金中无拓扑密排（TCP）相析出。过固溶热处理合金中有三种尺寸的γ′相,在长期时效过程中,一次γ'相尺寸略有增长,二次γ'相和三次γ'相尺寸并没有明显变化,三种γ'相长大规律均不符合LSW粗化模型。一次γ'相和三次γ'相形貌基本不变,二次γ'相处于正在分裂状态,没有完全分裂,合金中无TCP相析出。过固溶热处理合金的γ'相尺寸和形貌变化比亚固溶热处理合金小,前者组织稳定性更高。     

粉末高温合金Udimet720Li γ′强化相析出行为

采用气淬炉模拟了粉末高温合金Udimet720Li经空冷、风冷及油冷等不同冷却路径的固溶处理过程,测试了经过两级时效处理的合金在650 ℃的拉伸性能,研究了拉伸变形后的位错组态,分析了冷却速率对γ′强化相析出规律及力学性能的影响。结果表明:粉末高温合金Udimet720Li的析出相强化机制为位错切过机制,二次γ′相尺寸越小,合金强度越高。合金二次γ′相的形核析出温度区间为900～1000 ℃,其尺寸与合金在该温度范围内的冷却速率成反比,冷却速率越大,γ′相尺寸越小,当冷速高于100 ℃/min时,合金强度达到应用要求。推荐粉末Udimet720Li合金盘件固溶处理的冷却方式为:在1000 ℃以上保持低冷却速率来降低淬火应力,然后选择油浴作为盘件淬火的冷却方式,入油温度应在1000 ℃左右。     

新型镍基粉末高温合金的微观组织和力学性能

以新型镍基粉末高温合金FGH4113A(WZ-A3)为研究对象，采用“真空感应熔炼+氩气雾化制粉+热等静压+热挤压+等温锻造”工艺路线制备全尺寸涡轮盘，系统研究了锻造态FGH4113A合金在不同热处理状态下的微观组织和力学性能。结果表明：FGH4113A合金全尺寸涡轮盘宏观形貌良好，微观晶粒组织细小均匀；经亚固溶热处理后，平均晶粒度ASTM 11～13级，室温和550℃的屈服强度分别为1249和1185 MPa，抗拉强度分别为1674和1656 MPa，断后伸长率分别为23.5%和19.5%，在温度700℃，应变范围0～0.8%，加载频率0.33 Hz条件下的疲劳寿命均值为35000周次；经过固溶热处理后，平均晶粒度ASTM 6～8级，700和800℃的屈服强度分别为1063和966 MPa，抗拉强度分别为1403和1112 MPa，断后伸长率分别为17.5%和12.0%，在温度800℃，应力330 MPa，蠕变伸长量0.2%条件下的蠕变寿命均值为384 h，在温度700℃，应力强度因子范围30 MPa·m0.5条件下的裂纹扩展速率小于5×10^-4 mm·cycl...     

固溶与时效温度对新型粉末高温合金组织和性能的影响北大核心

采用JMatPro、光学显微镜(OM)、场发射扫描电镜(FEG-SEM)、电子探针(EPMA)和透射电镜(TEM)研究了固溶与时效温度对新型粉末高温合金NPM01显微组织的影响,分析了合金组织和性能的关系。结果表明:NPM01合金经1160~1190℃亚固溶+740~920℃两级时效热处理后,合金中有热等静压过程中未溶解的大尺寸一次γ′相,导致二次γ′相析出数量减少,减弱了γ′相的强化作用;经1190~1220℃过固溶+740~920℃两级时效热处理后,二次γ′相长大至240 nm,沿<100>晶向的棱边中心向内凹陷,出现分裂的现象,三次γ′相粗化至70 nm;经1190~1220℃过固溶+740~890℃两级时效热处理后,二次与三次γ′相体积分数之和达到56%,二次γ′相形态稳定,排列整齐,显著增加了γ′相的强化效果,提高了合金高温强度,750℃/750 MPa条件下持久寿命达到437 h,综合力学性能最佳。     

过热处理对单晶高温合金拉伸性能的影响

不同温度条件下,对DD6单晶高温合金保温1h后空冷处理,以模拟合金的过热服役情况,研究了合金在不同温度过热处理后的显微组织和1 000℃的拉伸性能.结果表明,DD6合金在1 100,1 150和1 200℃过热处理后,γ′相尺寸稍有增大.1 250℃过热处理后,γ′相尺寸明显增加,尺寸极不均匀,大部分γ′/γ相界面为锯齿状.1 300℃过热处理后,少部分γ′相具有锯齿状的γ′/γ相界面,大部分为重新析出的细小γ′相.1 320℃过热处理后,γ′相全部回溶后重新析出不规则、细小的γ′相.合金在1 200℃过热处理后屈服强度和抗拉强度明显降低,其他温度下过热处理对合金的拉伸性能影响较小.这主要是因为合金在1 200℃过热处理后,γ基体通道宽度最大,而γ′相体积分数最小.     

固溶冷却介质对优质GH738合金组织及力学性能的影响

研究了不同固溶冷却介质(油、空、棉)及之后的时效处理对优质GH738 (HQGH738)合金组织及力学性能的影响.分别利用光学金相显微镜(OM)和场发射扫描电镜(FESEM)对热处理各阶段合金的晶粒组织及γ'相分布情况进行观察,同时检测热处理各阶段拉伸强度.结果表明:冷却介质对HQGH738合金晶粒尺寸无影响,而主要影响一次及二次γ'相的回溶及析出行为,进而影响合金的性能.固溶阶段,随冷速的提高(油淬＞空冷＞棉冷),合金中二次γ'相减少,尺寸越小,固溶后合金抗拉强度降低.经过稳定化处理后,3种冷却方式下合金强度顺序不变,但差值减小.再经过双时效后,三者抗拉强度相当.冷速越快,一次γ'相粗化越慢,从而在双时效过程中析出更多的细小二次γ'相,最终合金的屈服强度随冷速的增加而增强.