GH738高温合金长期时效过程中γ'相演变规律

研究了镍基GH738高温合金经两种热处理后分别在550、750、800和850℃下,时效0～ 4500 h后γ'强化相形貌与硬度性能之间的关联性.结果表明,在长期时效过程中,经两种热处理后,γ'强化相随温度升高和时间延长而长大,但温度比时间影响更明显;γ'相粗化速率随着时效温度的升高和γ'相初始尺寸的增大而增大;γ'相的粗化符合L-S-W熟化理论;长期时效中γ'相的长大初期粗化速率较高;经过550℃长期时效后组织及性能几乎没有变化,表明合金在该温度下具有良好的组织稳定性;同时获得两种热处理后长期时效γ'相长大激活能;两种热处理制度下,时效硬度随温度变化大致呈下降趋势,亚固溶热处理后合金时效硬度明显高于过固溶热处理后的硬度;同时发现在750、800和850℃温度下,随着温度升高合金强化相的数量逐渐降低,从而导致合金强化相体积分数的降低.     

Inconel 751合金长期时效过程中γ''''析出相的长大行为

对经过标准热处理的Inconel 751合金,在700℃和850℃进行了长期时效处理.对长期时效处理后的合金组织进行了观察,采用Thermo-calc软件对合金γ'相的析出进行了热力学验证计算.结果表明,Inconel 751合金在700℃时效时,γ'相长大较为缓慢,而在850℃时效时γ'相迅速长大;随着时效温度的升高和保温时间的延长,合金中小颗粒γ'相数量减少,单位面积内的γ'颗粒数目减少,大γ'颗粒数目增加,即发生了Ostwald熟化;Inconel 751合金中γ' 相主要为Ni3(Al,Ti),在700℃和850℃时效过程中,γ'颗粒长大受Al和Ti扩散控制.     

EFFECTS OF AL ON MICROSTRUCTURE AND STABILITY OF GH4169 ALLOY

GH4169合金中当Al含量处于合金标准范围内(0.45%)时, 其晶内强化相γ'和γ'分开析出, 晶界主要 析出相为β相; 当Al含量为1.24%以上时, 合金晶内析出γ'/γ'“包覆组织”, 晶界β相显著减少, 而析出了大量 的Laves相和少量的M7C3相及σ相. 680 ℃, 1000 h 长期时效后, 高Al合金中 “包覆组织”长大缓慢, 但晶界 相数量显著增加, 尺寸明显长大, 而且析出了α-Cr相. 随Al含量增加, 这种趋势更加明显. Al含量增加显著地 降低合金的室温冲击韧性, 680 ℃长期时效后, 冲击值更低.     

时效热处理对GH99中强化相γ'相的影响

采用透射电镜(TEM)和扫描电镜(SEM)分析了不同时效热处理制度下镍基GH99高温合金中γ'相的尺寸、形貌变化,采用维氏硬度计测试不同时效热处理制度下的合金硬度。结果表明:γ'相随着时效温度的升高和保温时间的延长而明显粗化,其粗化符合沉淀相粗化理论(LSW理论);随着γ'相的不断长大,部分γ'相的形貌由球形转变为立方形。经计算得到γ'相长大激活能约为248.8 k J/mol。此外发现硬度随γ'相尺寸的增大而逐渐增大,但当γ'相尺寸超过37.2 nm时,硬度随γ'相长大呈下降趋势,在750℃时得到合金的最大硬度为395.16 HV。     

固溶时效热处理对A286合金组织演变规律的影响

对A286铁基高温合金进行固溶温度+时效两段式热处理工艺优化研究。采用固溶热处理制度为930~1020℃/4 h/WC,固溶时间为0~4 h。合金时效研究采用640~790℃/4 h/AC热处理;在时效温度730℃条件下,研究0~16 h时效时间对合金组织及性能的影响。结果表明:随着固溶温度上升和时间延长,合金晶粒尺寸有一定程度长大,但硬度逐渐下降;随着时效温度提高及时间延长,合金的硬度先升高而后降低;在固溶热处理过程中,合金随着固溶处理温度提高及时间的延长,γ'相回溶入基体;当固溶后的时效温度提高至700℃才析出γ'强化相;随着时效时间延长,析出的γ'强化相发生粗化;合金时效γ'强化相粗化过程符合Ostwald熟化长大规律,计算值与实际值相关系数大于97%;同时,确定了最佳的热处理工艺制度。     

Al对IN718合金拉伸性能及稳定性的影响

Al对IN718合金拉伸性能及其稳定性影响的研究结果表明,在标准热处理状态下,Al增加合金中γ"和γ'相析出总量,提高合金室温和680℃的抗拉伸强度,但Al抑制晶界δ相析出,促进Laves相、M7C3相和σ相等在晶界析出,恶化合金的拉伸塑性.经680℃长期时效以后,γ"和γ'相粒子长大,其中高Al合金中析出的γ"/γ'"包覆组织"的长大速率比常规合金中的γ"相小,但两者拉伸强度下降的速度基本相同;合金晶界状态恶化,使室温拉伸塑性明显降低;强化相粒子长大,合金基体的高温强度降低,使680℃拉伸塑性升高.     

激光快速成形粉末高温合金的力学性能研究

对激光快速成形粉末高温合金的组织和性能进行了研究.结果表明,激光快速成形沉积态组织中γ'沉淀相的析出受到抑制,γ'沉淀相在γ基体中的体积分数小,γ'相的平均尺寸显著细化.在热处理制度为1165℃固溶2 h空冷 760℃时效16 h空冷的基础上,适当延长时效时间将有助于细小γ'沉淀相的长大,使固溶时效态组织的抗拉强度提高到P/M HIP标准的89%,屈服强度已经接近粉末冶金水平,显示出较好的强化效果.     

Al-Ag-(Sc)合金的时效析出行为

通过时效硬化曲线的测量及时效组织的透射电镜分析,研究了微量钪对Al-Ag合金时效析出行为的影响.研究结果表明:在Al-Ag合金中添加0.2%Sc(质量分数),可增强合金350℃的时效硬化效果,延长达到峰时效的时间.微观组织分析发现,微量钪的添加促使合金中γ'相弥散细小地析出,同时钪的存在减少了γ'相宽面上的位错台阶数.含钪Al-15Ag合金中γ'相长大过程比较缓慢的微观机理是微量钪的添加影响了合金中γ'相宽面上的台阶分布.     

铸造高温合金K480及DD407热处理中γ'相的析出行为

选取两种典型铸造高温合金DD407及K480,研究其固溶及时效过程中γ'相析出行为。结果表明,经热力学平衡相图计算获知,铸造高温合金K480及DD407合金的凝固温度范围是158、30℃,室温下γ'相体积分数分别为54%,80%;合金在凝固或固溶后的冷却过程中,γ'相形核率低,长大速率高,γ'相粒子易于长大;当其尺寸超过临界尺寸就会发生分解;两合金经过固溶后,较大尺寸的一次γ'相溶解后重新析出较小的二次γ'相;在一次时效空冷热处理后,合金在立方状的二次γ'相通道周围析出弥散细小球形三次γ'相;经过二次时效后,三次γ'相回溶、扩散直至消失,同时二次γ'相进一步长大,立方度增加。     

蒸汽轮机用Waspaloy叶片材料长期时效组织及力学性能

研究了Waspaloy合金在标准热处理状态下,700℃长期时效过程中的组织和力学性能变化。结果表明,长期时效过程中Waspaloy合金析出相主要为MC型碳化物,M23C6型碳化物和γ'相,时效过程中并未发现有害TCP相。M23C6型碳化物在晶界呈链状分布,长期时效过程中其大小、分布基本不变,稳定性良好;γ'相在时效100 h后充分析出,尺寸随时效时间延长而长大,γ'粗化规律符合L-S-W理论,5000 h时效后γ'相形貌仍然为球形。时效100 h合金强度有小幅上升,随后随时效时间延长合金强度变化不大。     

Ti、Al对Fe-Ni基合金时效硬化行为的影响

Fe-Ni基沉淀强化奥氏体合金的性能强烈依赖于γ'相,而Ti、Al含量的改变,直接影响到γ'相的析出行为,从而影响合金的性能。本文采用光学显微镜、扫描电镜和显微硬度研究了Ti、Al含量对γ'及η相析出规律的影响,揭示了不同Ti、Al含量Fe-Ni基合金的时效硬化行为。结果表明,提高合金中的(Ti+Al)含量,γ'相的析出数量增加;提高Ti/Al比对γ'相的析出数量影响不大,但会加快γ'相的长大速率。Ti、Al的扩散速率决定γ'相及η相的析出行为,从而造成不同Ti、Al含量Fe-Ni基合金时效硬化行为的差异。     

一种新型高温合金的固溶处理条件与高温时效的研究

利用电子探针测定合金的枝晶干和枝晶间各元素的含量.通过扫描电镜观察时效不同时间后的γ'相形貌.结果表明:通过理论计算,进一步证明了本实验中的固溶处理制度的合理性;高温时效4h后,γ'相的正方度良好,且尺寸较小(150～320nm),延长时效时间,γ'相长大,继续延长时间,γ'相边缘开始钝化.因此,高温时效时间选择4h.     

560 ℃时效处理对GH4145合金螺栓组织的影响

研究了GH4145合金螺栓560 ℃时效处理后,显微组织、晶粒尺寸及γ'相形态的变化。试验结果表明：供货态GH4145合金螺栓560 ℃时效处理50 h,小尺寸晶粒数量显著增多,碳化物析出相数量有所减少,析出大量细小的球状γ'相;相对于时效处理50 h试样,时效100 h小尺寸晶粒和细小的球状γ'相显著长大;时效时间延长晶粒尺寸基本保持不变,球状γ'相最终达到尺寸均一化;时效过程中方形γ'相逐渐分解直至消失。     

K44镍基高温合金长期时效过程中γ′相粗化对拉伸性能的影响

研究了一种抗热腐蚀高温合金K44在800,850和900℃经(1-10)×103h长期时效后γ′相的变化和拉伸性能．结果表明,γ′沉淀相的长大动力学符合Lifshitz-Slyozof-Wagner熟化规律,长大激活能为255 kJ／mol．相对较小的γ′相出现与弹性应变能相关的形态不稳定现象．合金屈服强度随时效温度升高和时效时间的延长而降低,可以由Labusch-Schwarz 强化理论来解释,但塑性却出现了波动．合金的强化机制为强相互作用位错对的切割机制．     

高温时效对高温镍基合金沉淀强化的影响

研究了750～1050℃下长期时效对Ni3Al基高温合金沉淀强化的影响.结果表明:镍基高温合金在不同温度时效处理一定时间后,γ'沉淀强化相呈球形分散在γ基体上,随时效温度升高,γ'沉淀相微粒粗化,合金屈服强度降低,拉伸塑性提高.随着时效时间的延长,合金的屈服强度增大,但当时效时间超过1000 h之后,屈服强度和伸长率开始下降.Ni-Al合金的性能和沉淀相的颗粒大小、分布、体积分数及粗化速率等因素有关.     

时效制度对一种新型镍基变形高温合金组织和性能的影响

采用光学显微镜、扫描电镜和力学性能测试等研究了一种新型镍基变形高温合金经亚固溶再分别进行3种不同单级时效(730 ℃x8 h,AC;730℃x 16 h,AC;760℃x8 h,AC)处理后的组织、性能及长期组织稳定性.结果表明:3种时效制度后新型合金的晶界一次γ'相、晶粒组织无显著差异,仅是晶内二次γ'相尺寸略微增大,760 ℃时效较730℃下延长时效时间的长大更明显;室温下硬度、750℃拉伸强度也基本相当,进一步说明3种不同时效制度对合金的晶粒、强化相等的影响较小,进而对力学性能的影响也较小;此外,730℃x8 h、760℃x8 h两种不同时效制度后的新型合金,在750 ℃下长期时效的组织稳定性存在一定差异,760℃时效对应的强化相γ'粗化程度稍大,硬度值下降也略微明显,其内部组织可能更为复杂.     

固溶和时效温度对改型In617耐热合金组织的影响研究

采用箱式电炉、光学显微镜(OM)和扫描电镜(SEM)研究了改型In617锻态组织随固溶温度变化的规律以及碳化物、γ'相随时效温度变化的规律,结果表明:随着固溶温度的升高,合金晶粒尺寸经历了缓慢长大,局部粗化和快速长大三个过程。随着时效温度的升高,碳化物逐渐从晶界析出,从断续状演变至网状,γ'也逐渐在晶内均匀析出和长大。综合晶粒长大倾向和碳化物以及γ'相的形态,推荐固溶温度为1100℃,时效温度为750℃。     

喷射成形镍基高温合金短期时效γ''相长大动力学

利用喷射成形工艺制备了GH742y高温合金沉积坯锭,对其在780～850℃温度区间进行2～12 h短期时效处理;测量了780℃不同时效时间条件下的喷射成形合金和铸造合金的电阻率,从而计算了相应的空位迁移能.采用光学显微镜、扫描电镜和图像分析软件对喷射成形GH742y合金的γ'相形态、尺寸变化及长大动力学进行了研究.结果表明,在时效过程中γ'相逐渐转变为球形,随时效温度的升高和时间的延长γ'相尺寸增加,但温度对其影响比时间更为显著;计算得到合金的扩散激活能为130.9 kJ/mol,从而确定其长大动力学方程为-3γ1--3γ0=9.4×1013.(t/T).exp(-130.9/RT);测得780℃下喷射成形合金的空位迁移能为0.21 eV,铸造合金的为1.16 eV,因此喷射成形高温合金更容易形成大量的空位,导致其电阻率比铸造合金的高,而激活能值则较小,从而促进了元素扩散速度,缩短了峰时效硬化时间.     

长期时效对FGH96粉末高温合金组织稳定性及性能的影响

研究了FGH96粉末高温合金经750℃长期时效1000和3000 h后的晶粒尺寸、晶界形貌、晶粒取向、γ'强化相和碳化物的演变规律及长期时效对合金650℃使用温度下拉伸性能的影响.结果 表明:750℃长期时效对合金的晶粒尺寸、晶界形貌和晶粒取向没有明显影响.然而,长期时效后,合金中γ '相形貌、尺寸和分布发生了显著的变化,大尺寸γ'相先长大后分裂再变小,平均尺寸变大、尺寸梯度降低、间距变大,由双峰分布最终演变为单峰分布;形貌由近球形、方状和蝶状先演变为不规则状,最终又演变回近球状、方状与蝶状.未长期时效合金的晶内和晶界处存在大量富含Ti、Nb元素的块状MC型的碳化物,并与MB型硼化物共存,经750℃长期时效3000 h后没有明显变化.而富含Cr元素的M23C6型小颗粒碳化物经750 ℃长期时效3000 h后,析出量增加并呈链状分布于晶界.长期时效后,FGH96合金650℃拉伸强度降低,塑性提高,主要原因是合金中的γ'相分裂、粗化及晶界处M23C6型碳化物析出呈链状分布所致.     

C17200合金时效早期相变行为

采用XRD与TEM分析手段研究了C17200铜合金早期时效相变行为及其对合金性能的影响.结果表明,该合金固溶处理后320℃时效,时效1h内,铍原子借助铜基体中的空位进行上坡扩散,形成富铍区,造成了(200)主峰的左侧出现了比较明显低角度边带峰.合金发生了调幅分解,沿基体的(100)面上形成了圆盘状结构的GP区.利用Daniel-Lipson公式可得出,随时效时间的延长,成分调幅波长先增大后减小;同时,GP区则不断长大,且逐渐转化成板条状的γ'相.调幅分解和γ'相的析出是合金在时效过程中强度、电导率升高的主要原因.