不同冷却速率对GH4151高温合金定向凝固组织及元素偏析的影响

为了进一步降低合金凝固偏析程度和优化真空自耗冶炼(VAR)工艺,利用液态金属冷却法(LMC)对GH4151合金进行定向凝固实验,采用光学显微镜、扫描电镜及电子探针等研究了冷却速率对GH4151合金定向凝固组织及元素偏析的影响。结果表明：随着冷却速率的增加,一次枝晶间距λ₁及二次枝晶间距λ₂均逐渐减小,两者与冷却速率间满足相似的函数关系。而且,枝晶干及枝晶间γ′相尺寸也随冷却速率的增加逐渐减小,组织均匀性提高。对凝固组织元素成分分布的电子探针分析表明：GH4151合金主要偏析元素为W、Nb、Ti,偏离程度在20%以上,且3种元素显微偏析程度均随冷却速率的增加而加重,原因在于随着冷却速率增加,凝固前沿固相层可供溶质扩散的时间减少,扩散效果减弱。     

GH742y合金凝固偏析行为

采用组织分析和差热分析相结合的方法系统研究GH742y合金的凝固偏析行为和铸态组织形成规律。GH742y合金枝晶偏析严重,组织析出复杂:Cr、Co、W、V和Al偏析于枝晶干,而Nb、Ti和Mo等元素在枝晶间的富集导致一次和二次γ′相、(γ γ′)共晶、MC碳化物、M6C碳化物、Laves相和δ相的析出;稀土元素La和Ce的偏析导致Ni5Ce相和富氧硫稀土相的枝晶间析出。相分计算表明,严重的元素偏析以及大量富Nb和Ti相的析出是σ相和μ相等有害TCP相析出的主要原因。GH742y合金的凝固顺序为:γ基体、MC碳化物、一次γ′相、(γ γ′)共晶、Laves相、Ni5Ce相和M6C碳化物。     

GH141合金的凝固偏析特性及均匀化处理

利用光学显微镜、扫描电镜及能谱分析仪分析了经真空感应+真空自耗冶炼的GH141合金自耗锭的铸态组织及凝固偏析特性,并研究了均匀化处理温度和时间对GH141合金微观组织、析出相、元素偏析情况的影响规律。结果表明,GH141合金铸锭存在明显枝晶偏析,Ti、Mo偏聚于枝晶间,Al、Co、Cr偏聚于枝晶干;枝晶间主要析出相为MC和M₆C+M₂₃C₆碳化物。在均匀化过程中,随着均匀化温度的升高和时间的延长,枝晶组织消除、碳化物回溶、偏析元素逐渐扩散均匀;经1190 ℃×48 h均匀化处理后,合金成分基本均匀,大部分碳化物已回溶。     

高熵合金L12纳米析出相的调控研究进展

高熵合金是一种由多种合金元素以等原子比或近等原子比组成的新型金属材料，其独特的原子结构和合金设计理念使高熵合金具有优异的性能。在高熵合金中通过引入韧性的L1₂纳米析出相阻碍位错运动，不仅可以提高强度还可以保证良好的拉伸塑性，这种L1₂析出相强化的高熵合金引起了广泛关注。对于L1₂相析出强化高熵合金而言，调控析出相的大小、形貌、分布及体积分数对改善析出强化高熵合金的力学性能至关重要。基于此，本文回顾了合金成分的选择和热机械处理工艺参数，如时效温度、时效时间、塑性变形等对L1₂相的影响规律，总结设计新型L1₂相强化高熵合金的方法，并对L1₂相析出强化高熵合金的研究进行了综述和展望。     

一种高Mo强化Ni_3Al基单晶高温合金凝固特性的研究进展

与传统Ni基单晶高温合金相比,高Mo强化Ni_3Al基单晶高温合金具有富Al和富Mo的成分特征,即该合金具有低密度的优势。本文总结了该合金的凝固特性,并发现高Al的成分特征显著提高了平均液相扩散系数,即Ni_3Al基单晶高温合金的平均液相扩散系数为10~(-8)m~2/s数量级,比Ni基单晶高温合金高1~2个数量级。同时,高Al和高Mo的成分特征决定了合金具有枝晶间初生γ'相和富Mo相的末期凝固行为,这与Ni基单晶高温合金的枝晶间析出物(γ/γ'共晶和γ'相)明显不同,但高Al和高Mo的成分特征对凝固特征温度的影响较小。Mo在凝固时显著偏析于未凝固的液相,该偏析行为将降低高Mo强化单晶高温合金的雀斑形成倾向。合金凝固特性的研究将为单晶制备工艺与工程应用奠定基础。     

一种高Mo强化Ni3Al基单晶高温合金凝固行为的研究进展

与传统Ni基单晶高温合金相比,高Mo强化Ni3Al基单晶高温合金具有富Al和富Mo的成分特征,即该合金具有低密度的优势。本文总结了该合金的凝固特性,并发现高Al的成分特征显著提高了平均液相扩散系数,即Ni3Al基单晶高温合金的平均液相扩散系数为10-8 m2/s数量级,比Ni基单晶高温合金高1-2个数量级。同时,高Al和高Mo的成分特征决定了合金具有枝晶间初生γ''相和富Mo相的末期凝固行为,这与Ni基单晶高温合金的枝晶间析出物（γ/γ''共晶和γ''相）明显不同,但高Al和高Mo的成分特征对凝固特征温度的影响较小。Mo在凝固时显著偏析于未凝固的液相,该偏析行为将降低高Mo强化单晶高温合金的雀斑形成倾向。合金凝固特性的研究将为单晶制备工艺与工程应用奠定基础。     

纵向静磁场对单晶高温合金DD483组织及蠕变性能的影响

在静磁场下进行高温合金DD483的定向凝固实验,研究了不同磁场强度对单晶镍基高温合金DD483凝固组织枝晶形貌、合金元素偏析系数、析出相和蠕变性能的影响.结果表明:纵向静磁场的施加使高温合金DD483单晶生长性受到破坏,强的磁场使得枝晶定向生长形态受到破坏,形成“雀斑组织”,对一次枝晶间距影响不大.施加磁场使得该单晶合金中合金元素的偏析降低;也使单晶高温合金DD483凝固态组织中γ’析出尺寸降低、碳化物和共晶组织尺寸和含量显著减小.同时磁场对该合金的单晶性和枝晶的定向生长行为的破坏使得合金的蠕变性能降低.     

稳恒强磁场对Cu-15Ni-8Sn合金凝固组织、微观偏析及显微硬度的影响EI北大核心CSCD

研究稳恒强磁场对Cu-15Ni-8Sn合金凝固过程中微观组织形貌、枝晶主干处成分偏析及显微硬度的影响规律。结果表明:对比无磁场条件,2 T强磁场对Cu-15Ni-8Sn合金试样微观组织与枝晶主干处微观偏析的影响并不大。但当磁感应强度提高至4~6 T时,试样枝晶数量明显减少,尺寸显著粗化;且枝晶主干处Sn元素含量明显下降,Ni元素含量则明显升高。此外,强磁场的施加能显著提高Cu-15Ni-8Sn合金枝晶主干的显微硬度,对比无磁场条件,施加6 T强磁场时合金中枝晶主干处显微硬度上升74.4%。强磁场对Cu-Ni-Sn合金微观偏析及显微硬度的影响主要与磁场在合金凝固过程中对Sn、Ni等元素扩散的影响有关。     

定向凝固Ti-46Al-8Nb合金的微观组织演变与微观偏析(英文)

在3～70μm/s的生长速度范围内对Ti-46Al-8Nb(摩尔分数,%)合金进行定向凝固实验,研究其微观组织演变和微观偏析形式。在该生长速度范围内,固-液界面表现为规则的枝晶生长,一次枝晶间距随着生长速度的加快而逐渐减小。在定向凝固过程中观察到典型的L+β→α包晶反应,最终得到具有α2/γ层片和B2相的微观组织。在各个晶粒中,层片与β相枝晶初始生长方向呈0°或45°。包晶反应导致严重的成分偏析,在凝固过程中,铝富集在枝晶间,铌富集在枝晶心部。随着α相的形核和生长,铌的偏析程度逐渐增大,从而促进B2相的析出,而富集在枝晶间的铝在包晶反应发生后逐渐变得均匀、一致。     

Fe25Co25Pt25B25高熵纳米复相永磁体的组织结构与磁性能

采用液态急冷法制备了高熵Fe₂₅Co₂₅Pt₂₅B₂₅合金,研究了其热处理前后的组织结构及磁性能。结果表明：Fe₂₅Co₂₅Pt₂₅B₂₅高熵合金具有较高的非晶形成能力,液态急冷合金形成了非晶态结构,表现出软磁特性。Fe₂₅Co₂₅Pt₂₅B₂₅高熵非晶合金热处理结晶化过程为：非晶相→非晶相+fcc-(Fe, Co)Pt相→非晶相+fcc-(Fe, Co)Pt+L1₀-(Fe, Co)Pt+(Fe, Co)₂B相→非晶相+L1₀-(Fe, Co)Pt+(Fe, Co)₂B相→L1₀-(Fe, Co)Pt+(Fe, Co)₂B相。经843 K热处理900 s后,Fe₂₅Co     

铸态GH742合金的凝固特点及枝晶偏析

高合金化GH742合金存在严重的枝晶偏析,Nb、Ti大量偏聚于枝晶间,导致MC碳化物、(γ+γ′)共晶、Laves相、δ相等析出;高Mo含量及其枝晶间偏析是析出σ相的重要原因;La、Ce在枝晶间的富集促使含氧硫稀土相和Ni5Ce相的析出。与一般合金凝固特点不同,高含量Al、Ti、Nb导致GH742合金凝固过程中先后发生(γ+γ′)和(γ+Laves)两种类型的共晶反应。结合差热分析技术和凝固组织特点确定了合金的凝固温度区间为1346-1190℃,凝固顺序为γ、MC、(γ+γ′)、Laves、Ni5Ce。     

Al和Zn对铸造Mg-5Sn合金微观组织和力学性能的影响

根据合金成分设计,在Mg-5Sn铸造合金中逐步添加2%Al及4%Zn（质量分数）,实验结果表明,单独添加Al后,一次枝晶尺寸减小,且二次臂变的更加细密,合金的延伸率从6.6%提高到22.4%;Al和Zn复合添加后,长程枝晶转变为较为圆整的蔷薇状,在合金中生成了Mg₃₂（Al,Zn）₄₉相,合金的屈服强度和抗拉强度分别达到96和232 MPa,但延伸率则下降到14.8%.通过固溶时效处理,Mg-5Sn-4Zn-2Al合金在175℃时效24 h后达到硬度峰值83.5 HV,其晶内析出相由沿[0001]晶向分布的MgZn₂和块状的Mg₂Sn相组成,对应的室温屈服和抗拉强度分别提升到144和264 MPa;在150℃下其屈服强度仍可达到138 MPa,这表明合金的晶内析出的MgZn₂和Mg₂Sn相在高温下仍具有良好的强化作用.     

一种镍基单晶合金的凝固行为

采用等温凝固方法研究了单晶镍基合金的凝固区间,利用DSC测试了合金的凝固曲线。结果表明:实验合金的液相线温度约为1380℃,固相线温度约为1310℃。合金的凝固顺序为:Lγ,L MC;γγ′;Lγ+MC。单晶合金的铸态组织中,W偏析于枝晶干,Ti、Cr、Mo和Ta偏析于枝晶间,偏析程度为:MoTiCrTa,Al和Co几乎不发生偏析。1314℃1382℃1361℃1325℃     

铌在一种高合金化高温合金中的偏析与扩散行为

研究铌在一种高合金化镍基高温合金凝固过程中的偏析和均匀化过程中的扩散行为。铌严重偏析于枝晶间区域,其偏析系数高达4.30。许多富铌相,包括Laves相、δ相、（γ＋γ′）共晶、MC和M6C碳化物等在枝晶间析出。利用差热分析和在不同温度、时间的均匀化处理确定各种富铌相的溶解温度和枝晶偏析的消除程度。元素扩散计算表明：铌的扩散速率随着均匀化温度的提高而显著增加,从而有效地缩短均匀化时间。提出一种无初熔的三步均匀化制度,可以完全消除铌的枝晶偏析,获得均一的组织。     

一种新型高温合金凝固组织和元素偏析行为研究

采用热力学平衡模拟计算、差热分析(DTA)和等温凝固淬火试验(ISQ)相结合的方法对一种新型镍基高温合金K4750合金的凝固组织和主要元素的偏析行为进行研究。结果表明,实际K4750合金的固相线温度为1270℃,液相线温度为1350℃,MC型碳化物析出温度为1320℃;凝固顺序为L→γ(1350℃),L→γ+MC(1320℃)。K4750合金在凝固初期凝固速度较快,液相体积分数下降明显,凝固后期速度开始变慢,在1310～1290℃温度区间内枝晶间连通残余液相开始断开,同时会有大块状的MC相析出,进一步阻碍液相的连通,从而极易导致合金凝固疏松的形成。合金中W、Fe、Cr的溶质分配系数大于1,富集于枝晶干,为负偏析元素;Ti、Nb、C、Mo的溶质分配系数小于1,富集于枝晶间的液相中,为正偏析元素。     

固溶温度对一种定向凝固镍基合金中温蠕变性能的影响

通过对一种定向凝固合金进行不同温度的固溶处理、蠕变性能测试及组织形貌观察,研究了固溶温度对枝晶臂/间区域的成分偏析及持久性能的影响。结果表明:经1230℃固溶及时效处理后,合金在枝晶干/间区域存在明显的成分偏析和组织不均匀性,粗大γ'相存在于枝晶间区域,细小γ'相存在于枝晶干区域,碳化物呈条状分布在枝晶间区域。合金经1260℃固溶及时效处理后,可明显降低合金中元素的偏析程度,并消除了合金在枝晶间区域存在中的粗大γ'相,使高体积分数细小立方γ'相均匀分布在枝晶间和枝晶干区域,并有细小粒状碳化物沿晶界析出,抑制晶界滑移,因此,可大幅度改善合金的中温蠕变性能。合金在中温蠕变期间的变形特征是位错在基体中滑移和剪切γ'相,并在γ'/γ两相界面形成位错网。蠕变后期,由于沿与应力轴呈45!角的晶界承受载荷的最大剪切应力,故裂纹易于在与应力轴呈45!角的倾斜晶界处萌生与扩展。     

快速凝固对DZ98M成分合金微观组织的影响

本文采用激光增材制造技术(LEN98M)和传统定向凝固技术(DZ98M)制备镍基高温合金,通过OM,SEM,EDS,XRD,EPMA,DTA等方法分析比较合金的枝晶形态、微观组织、凝固特征温度、元素偏析情况。结果表明,LEN98M合金的一次枝晶间距约为70μm,仅为传统铸造合金DZ98M的1/5,二次枝晶不发达。在枝晶尺度范围内LEN98M合金存在更加明显的偏析行为,γ?相尺寸大且形态不规则,无碳化物析出,枝晶间共晶为尺寸小更加分散的γ?块状。     

GH4151合金的凝固偏析行为及均匀化热处理研究

GH4151合金是一种承温能力高达800℃的新型涡轮盘用铸锻变形高温合金,该合金在凝固过程中元素偏析严重,主要偏析元素包括Nb、Mo和Ti等元素,同时合金中包含大量的C元素,在熔炼凝固后期由于残余液相中的元素富集,枝晶间会析出大量有害相,包括（γ-γ′）共晶,Laves相,η相和MC碳化物。实验通过研究C含量对各偏析元素的影响发现,增加C含量可减轻Nb元素在枝晶间的偏析,此外,随C含量的增加枝晶更发达,枝晶间区域减少。随后通过研究在1160～1210℃不同温度下的均匀化热处理对各枝晶间析出相的影响发现,（γ-γ′）共晶和Laves相的熔点约为1180℃,η相的熔点约为1200℃,MC碳化物的熔点超过1300℃;同时,发现1170℃/16 h+1200℃/8 h双步均匀化热处理不仅可以消除铸锭中的偏析,而且避免了低熔点相过烧而产生的孔洞,使坯料更加有利于后续开坯变形。     

一种核电用镍基合金焊丝熔敷金属的组织与性能

通过采用JMatPro软件,OM,SEM,TEM等手段分析了试制镍基合金焊丝GTAW熔敷金属的组织与力学性能. 结果表明:试验焊丝熔敷金属金相组织主要由柱状树枝晶γ相(NiCrFe固溶体)、枝晶间富Mo和Nb的偏析γ相以及枝晶间分布的(Nb,Ti)C碳化物、(Ni,Cr,Fe)₂(Nb,Mo)型Laves相、MoCrFe型σ相等组成. Mo,Nb等元素在组织中存在偏析现象,相比于焊丝化学成分,熔敷金属中枝晶干γ相Fe含量较高,Mo,Nb含量较低,而枝晶间Mo,Nb含量较高、Fe含量较低. 熔敷金属室温、350 ℃高温抗拉及屈服强度较高、塑性较好,室温拉伸断口形貌以沿晶分布的韧窝为主,在韧窝底部存在密集的析出相.     

激光增材制造98M合金的微观组织

采用激光增材制造技术(LEN)和传统定向凝固技术(DZ)制备98M镍基高温合金,通过OM,SEM,EDS,XRD,EPMA,DTA等方法分析比较合金的枝晶形态、微观组织、凝固特征温度、元素偏析情况。结果表明,LEN98M合金的一次枝晶间距约为70μm,仅为传统铸造合金DZ98M的1/5,二次枝晶不发达。在枝晶尺度范围内LEN98M合金存在更加明显的偏析行为,γ?相尺寸大且形态不规则,无碳化物析出,枝晶间共晶为尺寸小更加分散的γ?块状。