定向凝固铸造用氧化铝型壳热蠕变性能研究

从控制型壳的显微结构出发,研究如何使玻璃相转变为晶相,在型壳中形成主晶相间以高温稳定的异晶相直接结合的显微结构,从根本上提高型壳的高温抗蠕变性能.本文通过研究型壳材料、矿化剂对型壳热蠕变性能的影响,研制出一种电熔莫来石加矿化剂的硅溶胶型壳,该型壳具有很高的高温抗变形能力,其1550℃的自重变形度由电熔刚玉加矿化剂型壳的3.75％降为0.03％.经定向叶片生产考核,效果优良.     

定向凝固用陶瓷型壳高温力学性能研究现状

简述了高温合金定向凝固用陶瓷型壳的工况,重点介绍了在浆料中添加矿化剂和粒度小于10 μm超细氧化铝粉等提高型壳材料的化学反应活性以促进型壳中莫来石的形成,进而提高陶瓷型壳的高温强度和抗蠕变性能的措施.还有采用非连续纤维和连续纤维强化型壳,提高其强度和抗蠕变性能的方法.并通过提高型壳孔隙率和在面层形成阻挡层的方法提高型壳的抗热震性能.同时,指出了定向凝固用陶瓷型壳存在的一些问题,论述了其发展方向.     

矿化剂加入量及硅溶胶浓度对陶瓷型壳性能的影响

采用不同比例矿化剂用量及不同浓度的硅溶胶配制涂料,按照一定工艺制得陶瓷型壳试样,研究了涂料的流变性能,型壳的力学性能及其高温抗蠕变性能.实验结果表明,随着矿化剂加入量增加,陶瓷型壳的力学性能及高温抗蠕变性能随之增加;随着硅溶胶浓度的增加,涂料的粘度及剪切应力逐渐增加,浓度为25% (体积分数,下同)的硅溶胶制得的陶瓷型壳高温强度及高温抗蠕变性能优越.     

微量元素Sc对活塞铝合金组织和蠕变性能的影响

研究了Sc元素微合金化对Al-Si-Cu-Ni-Mg系活塞铝合金组织及高温蠕变性能的影响。结果表明:Sc元素在共晶型Al-Si合金中有两种存在形式,一种在初生硅周围形成了一种片状富Sc相,为Sc_2Ni_7相。另一种存在于Al3CuNi相中,形成Al_3(CuNiSc)相,T6热处理后Al_3(CuNiSc)相出现分解粒化的现象,其附近的基体中出现了大量的颗粒状Al_2Cu相。加Sc合金铸态组织中的α-Al与初生硅尺寸都有不同程度的减小,其中二次枝晶间距相比基体合金减小了24.80%,初生硅的尺寸缩小了16.86%。添加0.2%Sc元素后,合金抗蠕变性能明显提高。     

铌对镍基合金蠕变性能的影响

研究了Nb对Ni基合金高温蠕变性能的影响，认为Nb主要是通过增强第二组γ’相沉淀强化，γ相固溶强化，晶界M23C6呈链状分布，而使Ni基合金抗蠕变性能提高。     

高Cr马氏体耐热钢焊接接头Ⅳ型蠕变断裂研究进展

Ⅳ型蠕变断裂是焊接接头细晶区在高温、低应力下发生的沿晶脆性断裂,对高Cr马氏体耐热钢焊接接头的高温蠕变性能具有重要影响.本文详细分析了 Ⅳ型蠕变断裂过程中的组织转变、断裂机理以及接头的组织变化、多轴应力状态和焊接残余应力对其蠕变性能的影响,并提出了相应的控制措施.同时对现阶段关于高Cr马氏体耐热钢焊接接头Ⅳ型蠕变断裂的研究中存在的问题及盲点进行了分析与概括.     

晶粒细化对K417G高温合金蠕变性能的影响

研究了晶粒细化对K417G高温合金在760℃/645 MPa,900℃/315 MPa和950℃/235 MPa下的蠕变性能的影响.结果表明,晶粒细化对合金蠕变性能的影响与温度和施加应力有关.在760℃/645 MPa下合金的蠕变性能随晶粒细化而提高,变形以晶内变形为主;900℃/315 MPa下的蠕变性能随晶粒细化先升高后降低,变形为晶内变形和晶界滑移竞争作用;950℃/235 MPa下的蠕变性能随晶粒细化而降低,变形以晶界滑移为主.760℃/645 MPa下,位错切过g'相,基体通道中没有位错网产生;900℃/315 MPa和950℃/235 MPa下位错通过Orowan机制绕过g'相,基体通道中产生位错网,并且M23C6在晶内析出.     

TC25G钛合金高温变形组织演变及强塑性研究

对比研究了网篮组织TC25G钛合金棒材在不同变形量下的组织演变及其550℃热暴露和蠕变性能变化。结果表明：随变形量的增加,合金热暴露后拉伸塑性逐渐增加,而高温抗蠕变性逐渐减弱,2种性能在变形量100%时达到良好匹配,均可满足工程应用要求。变形量的增加对应显微组织中片层α相的球化过程,在片层α相充分球化前,显微组织中多层级结构的界面强化效应使得合金具有良好的高温抗蠕变性;而α相充分球化后,以等轴组织为主的显微组织使得合金具有较好的塑性。随变形量的增加,热暴露后拉伸断口韧窝尺寸逐渐变得细小均匀,且韧窝深度增加,表明合金热暴露后塑性提升。纳米显微硬度测试结果表明,合金中初生α相的显微硬度高于β转变组织,通过固溶温度调整合金中α相的含量和分布,可提升抗蠕变性,但其效果不及变形量的调控显著;为获得最佳的高温强塑性匹配,可通过控制片层α相球化程度来实现。     

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.     

镁合金高温抗蠕变性能研究现状

抗蠕变性能是镁合金结构件的一项重要指标。综述了镁合金高温抗蠕变性能的研究现状,分别阐述了Mg-AlRE、Mg-Al-Ca、Mg-Zn-Al-Ca、Mg-Al-Si、Mg-Zn-RE-Zr系合金材料的性能,重点讨论了这些合金的高温抗蠕变机制。     

混合稀土对Mg-5Al-1Si组织及性能的影响

研究了不同组分含量的混合稀土对Mg-5Al-1Si合金高温蠕变性能的影响，对析出相进行了鉴定。研究结果表明，分别加入富镧及富铈混合稀土以后，合金中Mg2Si相得到细化；力学性能检测结果表明，室温及150℃拉伸性能均明显提高。同时，在微量混合稀土及Mg2Si相的综合作用下，含不同混合稀土的Mg-5Al-1Si合金的抗高温蠕变性能均超过AE42。     

Creep Properties and Solute Atomic Segregation of High-W and High-Ta Type Powder Metallurgy SuperalloyEI北大核心CSCD

研究了最新开发的高W高Ta型粉末高温合金GNPM01优异的蠕变性能和蠕变强化机理。利用球差校正扫描透射电子显微镜(AC-STEM)，详细分析了粉末高温合金GNPM01蠕变变形机制和溶质原子在超点阵层错和微孪晶上的偏聚行为，阐明了溶质原子Cr、Co、Mo的偏聚是导致无序微孪晶在晶内扩展的根本原因。GNPM01合金在815℃蠕变过程中，γ’相内孤立的超点阵外禀层错(SESF)处出现了W、Ta、Nb、Co和Ti的Suzuki偏聚，并且偏聚原子具有有序的占位，造成SESF处发生局部微区相变(LPT)，形成的[(Ni, Co)₃(Ti, Nb, Ta, W)]有序相η相能有效阻碍微孪晶的形成和扩展，从而降低合金的蠕变速率。     

Mg_2Si/AM60复合材料蠕变性能的研究

采用原位合成法制备了Mg_2Si颗粒增强AM60镁基复合材料,对材料进行了高温蠕变试验.结果表明,随Mg_2Si含量的增加,复合材料的抗高温蠕变性能提高.在相同应力下,随着温度的升高,材料的抗高温蠕变性能变差,稳态蠕变速率增加.     

凝固压差对真空差压铸造ZL114A合金微观组织及高温蠕变性能的影响

采用真空差压铸造技术在不同凝固压差下制备ZL114A合金试样,通过金相、扫描电镜、高温蠕变性能测试等技术考察凝固压差对真空差压铸造ZL114A合金初生相组织、共晶硅形貌和高温蠕变性能的影响。结果表明:随着凝固压差的增大,合金的初生相组织得到明显细化,由粗大的树枝晶转变为细小的等轴晶,共晶硅形貌也由粗大的针状向短棒或颗粒状转变;同时ZL114A合金的高温蠕变性能得到显著改善;当凝固压差为90 kPa时,其蠕变时间达到100 h后合金试样仍未见断裂,此时试样的变形量仅为0.21%。     

Mg-4Al-1RE-xCa耐热镁合金的组织和性能

通过光学显微镜、扫描电镜、X射线分析等手段研究了Mg-4Al-1RE-xCa镁合金的铸态和压缩蠕变态组织,测试了其室温、高温拉伸性能和高温抗蠕变性能。结果表明,Mg-4Al-1RE合金为树枝晶结构,晶粒粗大且分布不均匀,强化相为针状Al11Nd3相。随着Ca含量的增加,晶粒明显细化,生成的骨骼状Al2Ca相和颗粒状Al2Nd相逐渐增加,而Al11Nd3相数量减少、尺寸变短。室温时,随着Ca含量的增加,铸态合金屈服强度和硬度有所提高,抗拉强度和塑性显著下降;150℃条件下合金的强度较室温时低,而塑性明显提高。Ca含量为0.8%时合金的瞬时高温抗拉强度最高,为138 MPa。沿晶分布的Al2Ca相热稳定性好,有利于合金抗蠕变性能的提高,一旦呈封闭网状,会对基体产生割裂作用,降低力学性能。     

ZnA127合金基复合材料高温蠕变性能的研究

利用HBE-750型高低温硬度仪和H-800型TEM研究了SiCp/ZA27,Al2O3p/ZA27复合材料和ZA27合金的高温蠕变性能，结果表明：随着温度升高，材料的抗蠕变性能下降，在不同温度下，SiCp/ZA27和Al2O3p/ZA27复合材料的抗蠕变性能均明显高于ZA27合金。     

超细晶Ti-Al-Nb-Cr-Mo合金的高温变形

对钛铝金属间化合物性能改善方面的研究主要是通过合金化和微观组织(相组成和形态)控制,得到良好的加工性能、室温高温性能、断裂韧性和抗蠕变性等。已有的研究结果表明,具有粗大的连续的σ相和非连续的γ相的两相组织表现出的高温强度和抗蠕变性优于γ+α2合金,但室温塑性和断裂韧性差。研发的具有γ相基体和非连续σ相沉淀的超细γ+σ组织,通过细化晶粒和析出强化来提高强度和塑性。另外,这些析出物可有助于在高温下钉扎晶界,减少晶界滑移的趋势。具有超细γ+σ组织     

显微组织对TA11钛合金棒材力学性能的影响

通过对TA11钛合金不同组织状态的棒材进行组织、性能检测分析,研究了初生α相含量和尺寸对TA11钛合金室温拉伸性能、热稳定性能、蠕变性能的影响。研究结果表明,初生α相含量对TA11钛合金的拉伸性能影响较小,但对合金的抗蠕变性能影响明显:初生α相含量在50%~90%范围内时,合金的室温拉伸性能、热稳定性能随初生α相含量的增加变化不明显,抗蠕变性能随初生α相含量的增加而提高;初生α相尺寸对TA11钛合金的拉伸性能、蠕变性能具有一定的影响,随着组织粗大程度的增加,拉伸强度降低,抗蠕变性能提高。     

Sb低合金化对Mg—9Al基合金显微组织和力学性能的影响

研究了合金元素Ｓｂ 对Ｍｇ９Ａｌ０ ．８Ｚｎ（ＡＺ９１） 基合金显微组织和力学性能的影响。结果表明,Ｓｂ加入后改善了合金的铸态组织, 使粗大的树枝晶变得更细小、弥散,Ｓｂ 主要是以弥散的第二相Ｍｇ３Ｓｂ２ 的形式分布于基体中。由于该相致密, 熔点高, 热稳定性好, 强化了晶界, 使得合金室温和高温力学性能得到一定的改善, 尤其使得抗高温蠕变性能大幅度提高, 塑性并没有受到明显损害。     

Mg-4Al-2RE合金压缩蠕变性能和组织研究

采用自制实验装置研究了铸态Mg-4Al-2RE合金在温度125~175℃、压力88~112MPa的压缩蠕变行为,利用扫描电镜、X射线衍射仪和能谱分析仪对该合金压蠕变前后的组织形貌和相成分进行了分析。结果表明:随温度和应力的升高,合金的压蠕变量增大。Mg-4Al-2RE合金铸态组织为α-Mg基体、Al11Nd3相和Al2Nd相;高温压蠕变时Al11Nd3相不稳定易发生分解,使晶界原子扩撒加剧,晶界明显滑移,致使合金的抗高温蠕变性变差。在175℃、100~112MPa条件下,该合金快速进入加速蠕变阶段,出现了沿晶蠕变断裂现象。