GH4169、GH4169plus和GH4738高温合金组织稳定性

为了获得不同沉淀硬化相作用的高温合金在高温长期时效过程中的组织稳定性的对比规律,对3种应用最为广泛的高温合金GH4169、GH4169plus、GH4738经720℃时效后的显微组织和硬度变化进行了对比分析。结果表明,合金的组织稳定性与晶界相和弥散强化相有关,晶界碳化物较晶界δ相稳定,γ'相较γ″相有更好的稳定性,但同为γ'相,组织稳定性还与其和基体的错配度有关。对比3种合金,随时效时间的延长,GH4169plus合金的稳定性稍次于GH4738合金,但要优于GH4169合金。     

时效处理对GH4169合金组织和性能的影响

研究了"标准双时效"制度和"高温时效"制度对GH4169合金组织、室温力学性能和高温力学性能的影响规律。结果表明:由于"高温时效"处理温度高于"标准双时效"处理温度,促使基体中γ〃亚稳定相向δ稳定相转变,但是δ相的析出会消耗合金中主要强化相γ〃中的Nb元素,导致γ〃强化相减少,因此"高温时效"处理后GH4169合金的强度有所降低,而伸长率有所提高。"高温时效"处理GH4169合金可以获得强度和塑性的综合匹配。     

长期时效对GH4169合金组织演化及低周疲劳行为的影响

研究了GH4169合金在750℃长期时效中的组织演化及其对低周疲劳行为的影响规律.结果表明,随时效时间的延长,合金中y″相尺寸逐渐增大、体积分数减少;δ相尺寸增大、体积分数增加;长期时效后合金低周疲劳最大循环应力响应降低,疲劳寿命缩短.随循环周次的增加,合金循环应力响应均依次呈循环硬化、稳定、而后软化的特征.合金时效过程中y″相尺寸增大和体积分数降低,导致其对合金的强化效果减弱,由此循环应变的应力响应降低;而时效中长针状d相及其周围的无析出带的生成成为裂纹扩展路径,导致疲劳寿命下降.     

GH4169合金高温高应力持久变形后的组织演变

通过对GH4169合金在680℃×700 MPa以及650℃×700 MPa高温持久前后的组织形态分析,研究了组织演变规律。结果表明,680℃高温下γ″会迅速凝聚长大,而δ相的析出将消耗晶内的γ″相,造成δ相和γ″相的数量不匹配;同时高温会使B元素以化合物析出,减弱合金的强化作用。     

TEM STUDY OF PRECIPITATED PHASES IN P／M INCONEL 718 ALLOY UNDER LONG TIME EXPOSURE

用透射电子显微镜研究了改型与常规粉末７１８合金长期时效过程中γ″，γ′，δ相的析出、粗化行为．结果表明：改型合金与常规合金中γ″，γ′的析出行为不同，前者γ″和γ′主要以包覆及复合组织析出，后者γ″和γ′则多以单独、分离形式析出．在６５０℃等温１００００ｈ时效过程中，改型合金的γ″粗化速率低于常规合金，表现出良好的稳定性．经过７５０℃，１０００ｈ时效，两种合金均发生δ相的大量析出，但δ相在两个合金中析出的形貌、数量不同．     

LSPwC对时效后GH3044合金疲劳性能的影响

目的 修复发生时效退化现象的GH3044合金,从而提高其使用寿命。方法 采用无保护层激光冲击强化（LSPwC）工艺处理GH3044合金时效试样,分析了该工艺处理前后试样表面的物相变化情况,研究了时效以及激光强化工艺对合金表层微观组织的影响,对比了激光强化前后合金试样高温应力松弛和疲劳寿命变化情况。结果 合金试样经过1200 ℃固溶处理后,其表面相为单相γ奥氏体以及WC,处理前后试样表面主要相组成不变,均为奥氏体和Cr23C6。经过时效处理100 h后,GH3044合金沿晶析出大量尺寸较大的碳化物,表面残余应力值约为-28.5 MPa,疲劳寿命约为1.013×106。通过LSPwC处理后,碳化物链式分布被打破,分布更加均匀弥散,表面残余应力值约为-479.3 MPa,其疲劳寿命提高至3.448×106,为时效试样的2.4倍;经过800 ℃保温120 min处理,试样表面残余应力为-324.2 MPa,下降约32%,说明该强化工艺处理后的试样具有较好的热稳定性。结论 LSPwC能够有效提高时效退化GH3044合金的疲劳性能。     

固溶+时效对GH4169合金交替腐蚀疲劳性能的影响

GH4169超级合金是一种用于制造航空发动机压气机叶片的重要金属材料。对GH4169合金固溶时效热处理后,分析该材料的组织、显微硬度、交替腐蚀疲劳和间歇疲劳等性能。结果表明:GH4169经固溶+时效处理后,从γ相中析出了大量γ'相、γ'相、δ相以及碳化物,其平均显微维氏硬度由287.9 HV增加到432.8 HV;随着腐蚀时间的增加,表面点蚀坑增多,促进了多疲劳源产生,交替腐蚀疲劳寿命逐渐降低;而在腐蚀和疲劳交替作用过程中,腐蚀液中的Cl、K离子渗入材料疲劳源附近区域,进一步降低了GH4169的腐蚀疲劳寿命。此外,间歇疲劳寿命大于交替腐蚀疲劳寿命。     

时效处理对GH4169合金显微组织及高温拉伸变形行为的影响

研究了在900 ℃超温服役的试验条件下,时效时间对GH4169合金的显微组织形貌、显微硬度和高温拉伸性能的影响。结果表明:随着时效时间的延长,δ相先由晶界呈短棒状析出,然后以长针状覆盖整个晶粒。时效初期晶粒有长大现象,随着δ相沿晶界的不断析出,晶粒长大现象消失。900 ℃时效处理使得GH4169合金强化相发生溶解与转化,致使合金显微硬度从44 HRC急剧降至13.6 HRC,但后续保温时间的延长对显微硬度影响较小。δ相的析出对合金的高温力学性能有显著影响,适量的析出提高了合金的抗拉强度和高温塑性,大量析出则导致合金抗拉强度变低,高温塑性变差;不同时效处理后的合金高温拉伸均为典型的弹性-均匀塑性变形,变形断裂机制皆为微孔聚集型断裂。     

GH4169合金的研究新进展

GH4169合金是沉淀强化型镍铁基高温合金,在航空发动机、石油、核工业等领域已得到广泛应用。以往研究表明,当使用温度超过650℃时,其主要强化相γ"会发生相转变,使强化相的体积分数和强化效应下降,限制了合金在更高温度领域的应用。本研究在总结GH4169合金组织、析出相特征和相关性能的基础上,介绍δ相的析出和分布与合金性能的关系,总结了该合金的成分改性特点,对该合金在700℃甚至更高温度/低应力下长期使用的可能性做出了展望。     

K447A+GH4169惯性摩擦焊接头组织与高温力学性能

针对新型镍基铸造高温合金K447A和变形高温合金GH4169异种材料惯性摩擦焊工艺进行研究,对热处理后接头微观组织和高温力学性能进行试验分析,结果表明,K447A和GH4169惯性摩擦焊接头飞边成形良好,飞边根部无明显缺陷存在;接头焊缝区组织为完全再结晶组织,焊缝组织中的γ'和γ'相热处理后重新弥散析出,K447A侧仅形成了3 ~ 10 μm宽的再结晶区;通过接头高温力学性能试验,结果表明,接头高温拉伸和高温扭转性能断裂位置在K447A母材侧,400 ℃高周疲劳强度达到355 MPa. 在最大应力720 MPa,试验温度400 ℃条件下低周疲劳寿命均超过30 000次.     

GH4169合金的高温变形行为

通过高温拉伸实验对GH4169合金的加工硬化特性进行了研究,采用扫描电镜观察其断口处的组织形貌,分析了δ相对GH4169合金塑性变形的影响。结果表明,GH4169合金加工硬化规律基本遵循Hollomon公式;合金在不同热处理制度(固溶处理、时效2 h、时效5 h、时效32 h)下的应变硬化指数n分别为0.274、0.391、0.423和0.468;δ相的析出提高了合金的抗拉强度和屈服极限,而塑性表现为先上升后下降。     

长时间时效对GH625合金析出相和拉伸性能的影响

采用扫描电镜、透射电镜、X射线衍射、拉伸实验研究长时时效对GH625合金析出相及其拉伸性能的影响,并采用绝热法和Rietveld全谱拟合法对合金在720℃长时时效过程中主要析出相的体积分数进行了定量分析,进一步研究了析出相的体积分数与合金拉伸性能的关系。结果表明:GH625合金在720℃长时间时效过程中存在着γ相→γ′相→γ″相→δ相的转变;随着时效时间的延长,γ″相与δ相的体积分数始终在增大,而γ′相的体积分数则先增加后减少。析出相对GH625合金的拉伸性能有较大的影响。γ′相和γ″相的析出能够提高合金的强度,但大量尺寸过大的γ″相对合金的塑性不利;大量δ相的析出和长大使得合金的强度减小,但屈服强度比有所增加,而合金塑性则大幅降低。     

长期时效过程中GH625合金的析出相演变

采用扫描电镜和能谱对720℃长期时效后GH625合金的析出相进行了研究并测试了其拉伸性能。结果表明:长时时效促进了合金中γ相→γ″相→δ相的转变,5×10~3h时效后合金中析出了大量的δ相;析出相提高了时效态合金的屈服强度和抗拉强度但降低了合金的塑性。当γ″相的尺寸超过500 nm后对合金的塑性不利,而大量δ相的析出则严重降低了合金的塑性。     

超高频电弧增材制造GH4169合金热处理组织

采用超高频脉冲电弧增材工艺成形了GH4169高温合金薄壁件,并制定了两种热处理制度. 试样分为3组:未热处理组、固溶+时效组和均匀化+时效组,并对电解腐蚀后的显微组织进行了对比和分析. 结果表明,未经热处理的组织主要为粗大枝晶,晶间有较多的Laves相,在超高频电弧的作用下,其组织比常规脉冲电弧沉积成形得到的组织尺寸更小;固溶+时效处理后的组织,γ基体上分布着大量片状δ相、γ″相和一定量的γ'相,残留有少量Laves相;均匀化+时效后的组织,δ相基本消失,基体上分布有大量颗粒状的γ″相和γ'相,及少量的小块状Laves相和碳化物.     

三联冶炼IN718合金棒材650℃长期时效后的组织与性能

研究了经标准热处理的真空感应+电渣重熔+真空自耗三联工艺冶炼IN718合金细晶250 mm棒材在650℃下长期时效过程中组织和性能的变化。结果表明:时效1000~5000 h后,晶粒度未发生明显变化,但γ″相逐渐粗化,晶界δ相附近的γ″相贫化区逐渐加宽;时效4000 h时,晶内析出部分针状δ相;达5000 h时,在晶内析出魏氏体状δ相;经长期时效后合金室温和650℃拉伸性能变化不明显;合金持久寿命在时效2000 h内亦无明显变化,超过3000 h后,合金持久寿命则明显的降低,5000 h时合金持久寿命降低了近40%;添加的0.010%P元素,能显著降低Nb元素的扩散系数,从而降低强化相γ″相的长大速率,延缓γ″相向δ相转变,有效地抑制了长期时效后合金的拉伸和持久性能的衰减。     

热处理对Inconel 718合金电子束焊接头微观组织和性能的影响

研究了"双8时效"制度和"短时效"制度对Inconel 718高温合金母材和焊缝区的金相组织、室温力学性能的影响。结果表明,焊缝区为铸造组织特征,定向生长的树枝晶内析出γ″和γ'强化相,枝晶主干细长挺直,两侧的二次枝晶以δ相为主,形态短而直。由于"短时效"热处理的温度偏高,使γ″亚稳定相向δ稳定相转变,导致"短时效"热处理后焊件的显微硬度和强度略低于"双8时效"热处理试件,而断后伸长率基本无变化。     

多场耦合作用下GH4169合金变形行为与强韧化机制

研究了脉冲电流/温度/应力多场耦合作用下,镍基GH4169合金的变形行为与强韧化机理。结果表明,GH4169合金在脉冲电流/温度/应力作用下,GH4169合金变形抗力降低、塑性变形能力提高,在高温下脉冲电流的引入加剧了原子热振动、金属晶格Pereils力下降,由此降低了合金变形抗力,增强了合金塑性变形协调能力。而当GH4169合金经脉冲电流/温度场耦合时效处理,则可以显著提高合金的高温强度和韧性,脉冲电流/温度耦合作用提高了合金基体空位缺陷密度,促进了其在随后高温变形过程中析出大量数纳米级新γ"相强化相,而脉冲电流/温度场耦合时效处理过程中析出、粗化的γ"相以及其与合金高温变形中新析出数纳米级γ"相的协同作用,使合金实现了强韧化。     

GH4169合金的介绍

正GH4169合金是以体心四方的γ″和面心立方的γ′相沉淀强化的镍基高温合金,在-253～700℃范围内具有良好的综合性能,在650℃以下的屈服强度居变形高温合金的首位,具有良好的抗疲劳、抗辐射、抗氧化、耐腐蚀性能及良好的加工性能、焊接性能和长期组织稳定性,能够制造各种形状复杂的零部件,在宇航、核能、石油工业中,在上述温度范围内获得了极为广泛的应用。1 GH4169热处理制度采用不同的热处理制度来控制晶粒度及δ相形貌、分布和数量,从而获得不同的力学性能。其热处理制     

长期时效对一种镍基单晶高温合金组织演化及持久性能的影响

研究了长期时效对一种镍基单晶高温合金显微组织及持久性能的影响。结果表明:800℃时效1000h后,γ′相仍保持立方体形态;980℃时效1000h、1010℃时效500h后,γ′相逐渐连接形筏。980℃时效500h、1010℃时效100h后,μ相以针状和颗粒状形态逐渐析出,980℃时随时效时间延长,μ相逐渐增加,1010℃时随时效时间延长,μ相先增加后减少。800℃长期时效后合金的持久寿命变化不大,980,1010℃时随时效温度升高和时效时间延长,合金的持久寿命递减。     

时效与滚丝工艺顺序对GH738合金螺栓力学性能的影响

针对GH738合金螺栓,研究了时效与滚丝顺序对其力学性能的影响。结果表明,按时效后滚丝工艺顺序制造加工的GH738合金螺栓,其硬度、室温拉伸强度、高温拉伸强度、应力持久寿命、拉拉疲劳寿命均高于按滚丝后时效工艺顺序制造加工的GH738合金螺栓。