固溶处理对GH4169G合金蠕变的影响

研究了固溶处理温度对GH4169G合金晶粒组织、晶界析出和蠕变的影响。结果表明,随着固溶处理温度的提高(由980℃提高到1020℃)GH4169G合金的晶粒尺寸明显增大,晶界d相的尺寸和数量明显减少,晶内g″相的析出变化不大;合金的650℃/700 MPa稳态蠕变速率明显降低,表观蠕变激活能明显增大,蠕变断裂寿命显著延长。固溶处理温度对680℃/725 MPa的蠕变性能有相同的影响趋势,但其程度减弱。孪晶的形成是GH4169G合金的重要蠕变机制。提高固溶处理温度使晶界d相的析出减少,晶界滑动蠕变速率降低;同时使晶粒度增大,形成孪晶的阻力增大,晶粒蠕变速率降低。     

GH4720Li合金粗晶组织热变形细化预测研究

目的 研究不同变形参数下GH4720Li合金动态再结晶行为,建立GH4720Li合金粗晶组织动态再结晶细化的预测模型,为铸态初轧GH4720Li合金锻造工艺参数制定、粗晶组织消除、细晶组织获得提供理论支撑。方法 在温度为1 030~1 150 ℃、应变速率为0.01~10 s⁻¹条件下,对铸态初轧GH4720Li合金粗晶组织进行了热压缩实验,分析了不同变形参数下合金的动态再结晶行为。研究了合金动态再结晶演化机制,构建了GH4720Li合金粗晶组织动态再结晶预测模型和晶粒尺寸模型,并结合实验对模型的准确性进行了验证。结果 在合金热压缩过程中,流变应力表现出明显的加工硬化、动态回复和动态再结晶软化平衡特征,粗晶组织动态再结晶细化程度可以通过流变应力变化间接反映。根据应力–应变数据计算得到合金的热变形激活能为1 230.48 kJ/mol,确定了Z参数与峰值应变和临界应变之间的关系,发现峰值应变和临界应变与Z参数均呈线性关系。通过观察合金微观组织发现,在变形过程中发生了非连续动态再结晶和连续动态再结晶,2种变形机制共同影响着粗晶组织的演化,所建立的动态再结晶细化模型和动态再结晶晶粒尺寸模型与实验值最大相对误差仅为8.5%和8.9%。结论 所建模型的预测结果与实验结果基本一致,模型预测值具有较高的准确性,可以利用所建模型对合金动态再结晶细化进行定量预测。     

GH141合金的高温拉伸及持久性能

研究了热处理对GHl41合金760℃拉伸及900℃／170MPa持久性能的影响及合金显微组织与高温力学性能之间的关系。结果表明，GH141合金的760℃屈服强度σ0.2^760与晶粒平均直径D之间仍符合Hall—Petch关系；γ′强化机制可用位错切绕转换模型描述；晶界碳化物的种类、数量和尺寸对合金的持久寿命影响显著；晶内强度与晶界强度的合理匹配也是获得高持久寿命的重要因素。     

一种GH4169镍基合金的组织结构与蠕变性能

通过对一种等温锻造GH4169镍基合金进行直接时效处理,蠕变性能测试及组织形貌观察,研究了该合金的组织结构与蠕变行为。结果表明,GH4169合金的组织结构由γ基体,γ′相、γ″相和δ相组成,且各相之间保持共格界面。测定出合金在660℃/700MPa条件下的蠕变寿命为123h。合金在680℃/700MPa的蠕变寿命为39h,在实验温度和应力范围内,计算出直接时效合金的蠕变激活能为588.0kJ/mol。合金在蠕变期间的变形机制是位错滑移和孪晶变形,其中,沿晶界析出的粒状碳化物,可抑制晶界滑移,是使合金具有较好蠕变抗力的主要原因。随蠕变进行,开动的滑移系中位错运动至晶界受阻,并塞积于该区域引起应力集中,当应力集中值大于晶界的结合强度时,可促使其在与应力轴垂直的晶界处发生裂纹的萌生与扩展,直至断裂,是合金在蠕变期间的断裂机制。     

带有扭转小角度晶界DD6单晶高温合金的横向持久性能EI北大核心

在980℃/250MPa条件下,研究了DD6单晶高温合金扭转小角度晶界的横向持久性能。结果表明,0~4.0°晶界试样与[001]取向试样的持久寿命相近,表明DD6单晶高温合金的横向持久性能优异;4.0°晶界试样持久断裂不为沿晶断裂;随着晶界角度的进一步增大,合金的横向持久性能明显下降,断裂方式为沿晶断裂。     

一种第三代单晶高温合金中高温横向持久性能

研究一种镍基第三代单晶(single crystal, SC)高温合金在760℃/800 MPa,980℃/250 MPa与1100℃/137 MPa条件下的横向持久性能。结果表明:在760℃/800 MPa,980℃/250 MPa与1100℃/137 MPa条件下,该合金横向持久寿命与伸长率均低于纵向;横向与纵向持久断裂后的位错组态特征一致,760℃/800 MPa条件下断裂后γ′相中存在相交的层错,而1100℃/137 MPa条件下断裂后γ/γ′相界面形成位错缠结与高密度位错网;横向与纵向在760℃/800 MPa条件下为类解理断裂与韧窝断裂的混合断裂,而在980℃/250 MPa与1100℃/137 MPa条件下为韧窝断裂;第一代单晶高温合金DD3、第二代单晶高温合金DD6与本研究的第三代单晶高温合金中高温横向持久断裂机制基本一致;外应力方向垂直于定向凝固过程形成的一次枝晶间界面,是横向持久性能低于纵向的主要原因。     

一种第三代单晶高温合金中高温横向持久性能EI北大核心CSCD

研究一种镍基第三代单晶(single crystal,SC)高温合金在760℃/800 MPa,980℃/250 MPa与1100℃/137 MPa条件下的横向持久性能。结果表明:在760℃/800 MPa,980℃/250 MPa与1100℃/137 MPa条件下,该合金横向持久寿命与伸长率均低于纵向;横向与纵向持久断裂后的位错组态特征一致,760℃/800 MPa条件下断裂后γ′相中存在相交的层错,而1100℃/137 MPa条件下断裂后γ/γ′相界面形成位错缠结与高密度位错网;横向与纵向在760℃/800 MPa条件下为类解理断裂与韧窝断裂的混合断裂,而在980℃/250 MPa与1100℃/137 MPa条件下为韧窝断裂;第一代单晶高温合金DD3、第二代单晶高温合金DD6与本研究的第三代单晶高温合金中高温横向持久断裂机制基本一致;外应力方向垂直于定向凝固过程形成的一次枝晶间界面,是横向持久性能低于纵向的主要原因。     

低磷GH169和常规GH169合金力学性能的对比研究

对国内生产的低磷GH169[s（P）＜0．001％]及常规GH169[w（P）0.008％～0．013％]变形合金锻件的力学性能进行了对比研究。结果表明，室温拉伸和高温拉伸强度未显现很大差异，然而低磷GH169合金反而显示出高温塑性特别是650℃／686MPa持久塑性的明显降低，且低磷合金在蠕变和疲劳／蠕变交互作用下的裂纹扩展速率皆高于常规合金，低磷合金的595℃／895MPa缺口周期持久寿命亦有降低的趋势。俄歇能谱分析表明，磷在晶界发生偏聚，透射电镜观察，发现低磷合金中的σ相的片状形式沿晶界析出，而磷含量提高使σ相的胞状形式沿晶界析出。     

FGH95粉末镍基合金的组织结构与蠕变断裂特征

通过对不同工艺处理FGH95合金进行组织形貌观察及持久性能测试,研究了组织结构对合金持久性能的影响规律。结果表明:经1150℃固溶和时效处理后,合金中有粗大γ′相在较宽的边界区域不连续分布,其周围存在γ′相贫化区;经1160℃固溶及时效处理后,合金中粗大γ′相完全溶解,在晶内弥散分布高体积分数的γ′相,并有粒状(Cr,Nb)23(C,B)6硼碳化合物在晶内及沿晶界不连续析出;经1165℃固溶和时效后,合金的晶粒尺寸明显长大,并有硬而脆的碳化物膜沿晶界连续析出。在650℃、1034MPa条件下,经1160℃固溶和时效合金具有较高蠕变抗力和较长持久寿命,蠕变期间的变形机制是位错以Orowan机制饶过γ′相、或位错剪切γ′相,其中晶界处不连续析出的粒状碳化物可有效阻碍位错滑移,是使合金具有较好蠕变性能的主要原因。蠕变后期,合金的变形特征是晶内发生单取向滑移,随蠕变进行位错在晶界处塞积,并引起应力集中,致使裂纹在晶界处萌生及扩展是合金的蠕变断裂机制。     

一次枝晶间距对DD26单晶高温合金持久各向异性的影响

研究了取向对高速冷却法(DD26-HRS)和液态金属冷却法(DD26-LMC)制备的DD26单晶高温合金760℃/670 MPa条件下持久性能的影响。结果表明,DD26-HRS合金一次枝晶间距明显大于DD26-LMC合金,而且DD26-HRS合金持久各向异性更为严重。位错形貌显示靠近[001]-[012]边界试样变形以基体内多滑移为主。由于DD26-HRS合金γ′相尺寸较大,抑制了层错带剪切γ′相的变形机制,从而使得DD26-HRS合金持久寿命高于LMC合金。然而,靠近[001]-[112]边界试样变形以单方向层错剪切γ′相为主,基体内开动的位错较少,DD26-HRS合金枝晶间粗大的碳化物相周围易于位错的堆积,从而萌生裂纹并沿碳化物界面迅速开裂,造成DD26-HRS合金持久寿命低于DD26-LMC合金。     

长期时效对DD6单晶高温合金组织和力学性能的影响

采用螺旋选晶法制备DD6合金单晶试棒,标准热处理后在980℃长期时效2000 h,研究980℃长期时效对DD6单晶高温合金的组织演化及力学性能的影响.结果表明:随着长期时效时间的延长,合金中γ'相的尺寸增大,2000 h后γ'相尺寸约为1μm,没有TCP相析出,合金具有较好的组织稳定性.2000 h长期时效试样在980℃/243 MPa下持久寿命为180.16 h,为热处理态的56.3％;在1070℃/130 MPa下持久寿命为144.42 h,为热处理态的35.31％,断裂模式均为微孔聚集型断裂;相比热处理态的合金,2000 h长期时效态试样760℃的抗拉强度和屈服强度分别降低5.55％和5.88％;980℃的抗拉强度和屈服强度分别下降11％和10.59％.     

Mg-11Gd-2Y-1.5Ag-0.5Zr合金的高温蠕变行为

本工作研究了Mg-11Gd-2Y-1.5Ag-0.5Zr合金在225～275℃/110～150 MPa条件下的高温蠕变行为和组织演变.结果表明:合金在225℃/110～150 MPa蠕变状态下,蠕变应力指数n=3.4,蠕变机制为位错滑移机制;在250℃/110～150 MPa蠕变状态下,蠕变应力指数n=4.7,蠕变机制为位错滑移机制;在275℃/110～130 MPa蠕变状态下,蠕变应力指数n=5.8,蠕变机制为位错滑移机制;在275℃/130～150 MPa蠕变状态下,蠕变应力指数n=10.5,幂律蠕变定律失效,蠕变机制较为复杂.根据蠕变激活能Q值对蠕变机制的分析结果与蠕变激活能n值分析结论基本一致.合金在同一温度下,晶粒尺寸随着应力的增大而增大;在同一应力下,晶粒尺寸随着温度的升高而减小.在本研究中,110～150 MPa的高应力范围内,合金在250℃以下有着良好的抗蠕变性能.     

固溶温度对DZ951镍基高温合金组织和持久性能的影响

采用光学显微镜、扫描电镜和透射电镜研究了固溶温度对定向凝固DZ951镍基高温合金组织和持久性能的影响.结果表明:合金经固溶处理后,枝晶偏析降低,合金强度增加.碳化物由铸态时的骨架状变成块状,呈不连续状分布在晶界,对裂纹的萌生和扩展都有抑制作用.γ′相经固溶处理后,尺寸变小,分布更加均匀.合金在1100℃/60MPa的持久性能得到提高.在1300℃固溶处理时,合金元素分布更加均匀,γ′相体积分数增加,使DZ951合金具有较高的持久寿命.     

晶粒细化剂对K403合金返回料微观组织及持久性能的影响

目的 探索不同浇注温度下晶粒细化剂添加的有无对K403合金返回料微观组织及持久性能的影响,并建立合金的浇注工艺与微观组织和持久性能的关系.方法 通过调整浇注温度及晶粒细化剂的有无制备了8组合金,并进行了微观组织表征与高温持久性能测试.结果 晶粒细化剂的加入对K403合金的晶粒组织有细化作用,在较高浇注温度下的细化作用更为显著;晶粒细化剂的加入对碳化物的形貌、分布及尺寸没有明显影响;晶粒细化剂的加入使合金在1420℃和1460℃浇注温度下的持久寿命降低,1490℃和1520℃浇注温度下的持久寿命提高;不加晶粒细化剂、1420℃下浇注获得的合金具有最优持久性能.结论 建立了合金的浇注工艺与微观组织和持久性能的对应关系,并探寻了细化剂对合金持久寿命的影响机制:晶粒细化剂的加入配合较低的浇注温度获得了细晶组织,使晶界上的碳化物密度过高,晶界成为裂纹源,合金的持久寿命相比不添加晶粒细化剂较短;晶粒细化剂的加入配合较高的浇注温度获得了具有适中尺寸的晶粒,在一定的晶界强化作用下,合金的持久寿命相比不添加晶粒细化剂较长.     

微量Hf对大角度晶界含Re双晶合金高温持久性能的影响

采用籽晶法制备含有大角度晶界(约20°)的双晶试板,通过分析不同Hf含量(质量分数:0%,0.4%)的含Re合金晶界处析出相、γ/γ′组织、晶界成分及1100℃/100MPa横向持久性能,研究Hf对晶界组织及高温力学性能的影响。结果表明:Hf显著提高了铸态合金大角度晶界处共晶和碳化物体积分数;热处理后,Hf显著抑制了晶界胞状再结晶组织的形成,含Hf合金的1100℃/100MPa横向持久寿命均显著提高。晶界持久性能与晶界析出相种类、形貌、含量和成分密切相关,而Hf元素在晶界未发现显著的偏聚。本研究对先进镍基单晶合金中晶界缺陷的评价及Hf元素晶界强化作用机制的认识具有一定的指导意义。     

[011]取向DD6单晶高温合金薄壁持久性能

采用薄壁试样研究了760,980,1070℃条件下[011]取向第二代单晶高温合金DD6的持久性能.结果表明:与标准试样(直径5mm)相比,DD6单晶高温合金薄壁试样的持久寿命与之相当.对合金760℃/590MPa,980℃/270MPa及1070℃/270MPa条件下组织分析发现:760℃合金γ’相局部发生变形,98...     

C和B的含量对K417G镍基高温合金的凝固行为和高温持久性能的影响

对不同C、B含量的K417G合金进行DTA分析、等温淬火实验和950℃/235 MPa持久性能测试,并观察其组织形貌,研究了C、B含量对K417G镍基高温合金的凝固行为和高温持久性能的影响。结果表明,在合金的凝固期间C含量影响碳化物的析出温度和初生碳化物的含量,且随着C含量的提高而提高;共晶组织的析出温度主要受B元素含量影响,且共晶含量随着B含量的提高而提高。合金在950℃/235MPa条件下持久变形期间其断裂机制为裂纹在晶界处萌生并沿晶界扩展,晶界处的MC型碳化物分解成富Cr的M₂₃C₆型碳化物而使晶界的稳定性降低;在合金成分范围内提高B元素含量能改善合金在高温变形期间的晶界强度,因此适当降低合金中的C含量和提高B含量有助于改善合金的高温持久性能。     

铸态Mg-6Al-1.5Ca合金高温蠕变行为研究

采用光学显微镜（OM）、能谱分析（EDS）及X射线衍射（XRD）研究了铸态Mg-6Al-1.5Ca合金显微组织,并测试了合金的高温蠕变性能。结果表明：该合金由呈枝晶形貌的α-Mg基体和沿晶界分布的Al2Ca共晶相组成;通过幂律蠕变方程得出在150-200℃/50-90MPa下合金蠕变变形机制为扩散控制的高温位错攀移和晶界滑移机制;蠕变断裂行为可以用Monkman-Gran经验公式来描述,175℃蠕变断裂特征为脆性穿晶断裂。     

Anisotropy of Stress Rupture Properties of DD6 Single Crystal Superalloy at 980℃/250MPa Near [001] Orientation

通过不同取向DD6单晶高温合金980℃/250MPa持久测试,研究了取向对980℃持久性能的影响.结果表明:[001]取向偏离主应力轴15°以内,DD6单晶高温合金980℃/250MPa持久寿命相当,没有各向异性.这主要是由于近[001]取向DD6单晶高温合金多个<110>{111}滑移系共同作用的结果.同时,原子扩散造成的γ’筏排和γ/γ’相界面形成的位错网也降低持久性能各向异性.     

近[001]取向DD6单晶高温合金980℃/250MPa持久性能各向异性研究

通过不同取向DD6单晶高温合金980℃/250MPa持久测试,研究了取向对980℃持久性能的影响。结果表明:[001]取向偏离主应力轴15°以内,DD6单晶高温合金980℃/250MPa持久寿命相当,没有各向异性。这主要是由于近[001]取向DD6单晶高温合金多个〈110〉{111}滑移系共同作用的结果。同时,原子扩散造成的γ′筏排和γ/γ′相界面形成的位错网也降低持久性能各向异性。