Al含量对GH4169镍基合金组织及其稳定性的影响

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δ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δ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.     

激光沉积修复GH738合金时效热处理组织及性能

研究了双极时效热处理对激光沉积修复GH738合金显微组织及力学性能的影响。结果显示:沉积态显微组织为典型的外延柱状枝晶,枝晶间距约为10μm。经过时效处理后,修复区组织开始长大、合并。沉积态未发现γ′相,枝晶间存在立方状的MC型碳化物,枝晶干存在颗粒状M_23C_6型碳化物。经双级时效处理后,修复区析出γ′相:稳定化温度为820℃时,γ′相平均尺寸约为37 nm,碳化物在晶界处呈断续状析出。随着稳定化温度升高,γ′相及碳化物尺寸均有所增大,其中稳定化温度为840℃时,γ′相平均尺寸约为76 nm,碳化物呈项链状析出;稳定化温度为860℃时,γ′相平均尺寸无明显增大,部分γ′相发生明显粗化,尺寸达到150 nm,晶界处碳化物开始呈包膜状析出。力学性能测试结果显示:时效处理后试样抗拉强度明显提高,随着稳定化温度升高,抗拉强度先升高后降低,断后伸长率不断降低。     

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.     

长期时效对一种镍基合金的组织与性能影响

研究了一种镍基合金USC141在700℃长期时效过程中组织与性能的变化。结果表明,随时效时间延长,合金的室、高温强度一直保持在较高水平,而晶界碳化物的长大粗化以及逐渐连续成链状,会使得合金的塑性和韧性逐渐下降。时效过程中,合金中M_(23)C_6的析出量缓慢增加,而合金中M_6C型碳化物的演变过程包括3个阶段:(1)M_6C→M_(12)C转变阶段,主要由Mo和Ni元素的扩散进入引起,碳化物总量显著增加;(2)碳化物稳定阶段,碳化物类型以及析出量变化不大;(3)M_(12)C进一步析出、粗化阶段,主要由Mo元素的扩散进入引起,晶内新析出呈薄片状的M_(12)C碳化物。合金中的γ′相的析出行为也包括3个阶段:(1)γ′相快速析出长大阶段,同时颗粒大小趋于均匀化;(2)γ′相缓慢析出长大阶段,γ′相的尺寸和析出量缓慢增加;(3)γ′相粗化、融合阶段,相邻较小尺寸的γ′颗粒接触后融合成较大尺寸γ′颗粒,使得部分γ′相颗粒明显粗化以及总体颗粒尺寸的分布散度显著增加。     

镍基合金617B的组织结构与力学性能稳定性

研究了镍基合金617B在700 ℃下时效10000 h过程组织结构与力学性能的稳定性。供货态镍基合金 617B晶内分布TiN,晶界分布M23C6。时效后晶内和晶界析出M23C6,晶内析出γ′相。整个时效过程合金析出相的分布形态和相组成未发生明显变化,γ′相与基体保持共格关系,硬度和强度保持良好的稳定性,时效10000 h后的时效态合金仍具有较高韧性。研究成果为今后我国700 ℃USC机组选材提供试验数据。     

Ti/Al比对GH984G合金长期时效过程中γ′沉淀相粗化行为及拉伸性能的影响

研究了2种Ti/Al比对新型Ni-Fe-Cr基合金GH984G在长达上万小时高温时效过程中γ′淀相的粗化行为及其拉伸性能的影响规律.结果表明:随时效温度从700℃升高至800℃,球形γ′沉淀相的粗化速率明显增大.在700和750℃长期时效过程中,高Ti/Al比和低Ti/Al比合金γ′沉淀相的粗化行为均符合Lifshitz-Slyozof-Wagner(LSW)理论,受扩散过程控制,高Ti/Al比合金中γ′沉淀相的粗化速率较高.800℃长期时效过程中,2种Ti/Al比合金γ′沉淀相的粗化行为偏离LSW理论.此外,时效时间小于3×103h时,高Ti/Al比合金的γ′沉淀相长大较快,进一步延长时效时间,低Ti/Al比合金的γ′沉淀相长大速率较快.Ti/Al比对合金标准热处理态和700~800℃时效10480 h后合金的700℃拉伸性能无明显影响.通过选取合适的Ti/Al比,可以控制γ′沉淀相的粗化行为,增强合金组织稳定性.     

一种镍基单晶高温合金长期时效后γ'相的粗化动力学

研究了第二代镍基单晶高温合金DD5在870～980℃时效150～2000 h后γ′相的粗化动力学。结果表明:长期时效后DD5合金γ′相的形貌和尺寸取决于时效温度和时效时间,可用形貌稳定因子来表征;在870～980℃时效温度下,枝晶中γ′析出相发生粗化,γ′析出相的平均尺寸随时效时间和温度的增加而增大;动力学计算结果表明DD5合金在长期时效后,γ′相的粗化长大受合金元素扩散的控制,γ′析出相依然保持规则立方状,具有较好的组织稳定性。     

FGH97合金连续冷却过程中γ′相的析出行为

为了研究固溶冷却速度对粉末高温合金FGH97的γ′相析出行为的影响,利用Gleeble-3800热模拟试验机以及模拟热处理炉获得了15～240℃/min的冷却速度,主要分析了不同冷却速度对二次γ′相尺寸、形貌以及合金力学性能的影响。研究发现,二次γ′相在冷却过程中发生析出、长大,甚至是粗化,并且其形貌、尺寸以及析出温度、析出范围主要取决于冷却速度,而时效处理几乎没有影响。在15℃/min的较低冷速下,二次γ′相发生粗化并分裂,形成0.38μm左右的方形颗粒,这些二次相周围还会析出三次γ′相;而当冷却速度达到60℃/min时,二次γ′相尺寸降至0.22μm左右,三次γ′相析出则被完全抑制。在析出相含量、尺寸以及γ/γ′错配度的共同作用下,合金强度随着冷却速度的增加呈现出先降低后升高的趋势。     

两种铸造镍基高温合金在长期时效期间的微观组织和力学性能演变

长期时效期间K452和K446合金中的γ′相形貌都保持球形,尺寸不断粗化,但K446中γ′相的粗化速率总体上比K452快.初生MC的热稳定性不仅与MC本身的化学成分密切相关,而且与合金成分有关;合金中γ基体的热稳定性(即晶内二次碳化物或TCP相的析出)与初生MC的热稳定性有关;晶界粗化通过γ′沉淀及镶嵌于其中的碳化物(M_(23)C_6或M_6C)的析出和长大来实现.γ′相粗化、初生MC分解、晶界粗化以及二次碳化物或TCP相的析出等,使合金的力学性能明显下降。     

K477合金热暴露的组织稳定性研究

采用扫描电镜和图像分析软件,对K477合金在不同温度(900、940、980和1020℃)下分别热暴露200 h后的组织稳定性进行了研究。结果表明:K477合金的主要强化相γ'相随热暴露温度的升高而粗化,但体积分数随热暴露温度升高而降低,晶界分布的片状γ'相长大并连接起来。晶内和晶界处的块状MC碳化物转变成M23C6碳化物,并且在表面形成γ'包膜。γ'相对碳化物和晶界的包裹阻止了碳化物的长大,同时对晶界起到了强化作用,随热暴露温度的升高,K477合金的硬度有所提高。     

热处理对Inconel718合金组织及力学性能的影响

针对Inconel 718合金的不同用途,分析研究了4种常用热处理工艺对Inconel 718合金组织和力学性能的影响。结果表明:固溶温度超过1020℃时,奥氏体晶粒显著长大。合金中主要析出相有MC、δ、γ’和γ″相。δ相沿晶界分布,1025℃固溶时呈颗粒状少量析出;950℃固溶时呈块状大量析出;直接时效时呈网状不连续分布。同时,δ相对合金的晶粒度影响较大,且其析出数量和形态决定了合金的韧塑性,γ″、γ’相的析出量和尺寸与晶粒尺寸决定了合金的强度变化。     

Ru对镍基单晶热暴露组织演变及持久性能的影响

对比研究了不含Ru的USTB-F7及添加2.5 wt％ Ru的USTB-F8两种镍基单晶高温合金的组织稳定性和持久性能.标准热处理与1100℃长期热暴露组织研究表明:合金USTB-F7中γ′相形貌介于球形和立方形之间,属中间态形貌;热暴露2000 h后,其形貌仍保持稳定,仅发生粗化而未发生筏排化.Ru的添加使Re元素在γ/γ′中的分配比增大,提高了合金USTB-F8的γ/γ′点阵错配度和γ'相的立方度,从而加速了长期热暴露过程中的筏排化进程,经2000 h热暴露发生了明显的筏排化现象.同时,合金USTB-F7热暴露700 h后在枝晶干处析出了富集Re、W和Cr元素的TCP相,Ru的加入有效地抑制了TCP相的析出,合金USTB-F8直至2000 h仍未析出TCP相.1100℃/140MPa持久性能测试表明,Ru显著提高合金的持久寿命,这与Ru增加合金中的y相体积分数和γ/γ′点阵错配度,促进筏排组织的形成,并减小时效组织中的γ通道宽度有关.     

不同固溶冷速GH4096高温合金在高温蠕变测试中γ′相的演变行为

采用5种常见的冷却方式对析出强化型GH4096高温合金进行固溶冷却,分别制备了5种冷速下的标准尺寸涡轮盘挡板件。试样在700 ℃、690 MPa下进行高温蠕变测试,比较了5种冷却工艺下GH4096高温合金的性能。通过引入一种新颖的原位统计表征手段,以图像的形式跨尺度地实现了对合金材料中的强化相——一次、二次、三次γ′相的原位观察和统计定量分布观察,并比较和探讨了高温蠕变前后材料中γ′相形貌和尺寸分布的变化。结果表明:5种冷速方式得到的GH4096高温合金均展现较好的高温蠕变性能。5种工艺下的材料中γ′相分布密度为210~260个/μm²,经过高温蠕变测试以后,γ′相数量显著减少,γ′相分布密度降为150~200个/μm²。其中γ′相密度的降低,主要是由直径小于36 nm的γ′相减少所导致。     

Microstructure evolution of an Ni-Cr-Co base superalloy heat-treated at 704 and 760℃

Thermodynamic calculation, SEM (scanning electron microscopy), TEM (transmission electron microscopy), XRD (X-ray diffraction), phase extraction, and chemical analysis were employed to study the phase stability and phase precipitation in a new Ni-Cr-Co base superalloy heat-treated at 704 and 760 ℃ for a long time. The results show that the precipitates of this new alloy heat-treated at standard annealing condition and heat-treated at 704 and 760 ℃ for a time up to 2000 h are r', MC, M23C6, and M6C, and η phase forms at grain boundaries and in matrix of samples heat-treated at 760℃ as well. The mass fractions of r' (+η), MC, M23C6, and MgC in all samples have no large changes with an increase in aging time, but r' precipitates grow obviously. The r '-to-r1 transformation in the samples heat-treated at 760℃ took place with increasing aging time. The η precipitates form a Widmanstatten pattern and the y' phases have remelted partly in the samples heat-treated at 760℃. The alloy maintains a better m     

多步热处理对GH4742合金组织性能的影响

采用多步热处理,研究了不同固溶温度和高温时效温度对GH4742高温合金组织性能的影响。结果表明,固溶温度显著改变晶粒尺寸和一次γ′相形态。固溶温度为1090 ℃时,基体中存在大量未溶的一次γ′相,可以有效阻止晶粒长大,同时这种粗大γ′相以及后续时效过程中形成的细小γ′相共存的组织使得合金具有良好的综合力学性能。高温时效处理对组织形貌影响较小,但可以改变γ′相的尺寸,显著影响晶界碳化物的形态,通过Mo置换一次碳化物MC中的Nb、Ti,使晶界连续分布的碳化物发生溶解形成颗粒状的碳化物,显著降低了GH4742高温合金的高温持久性能。     

固溶处理对Ni48Cr21Cu2Mo合金组织与力学性能的影响

采用材料分析模拟软件(JMatPro)、X射线衍射仪(XRD)和扫描电镜(SEM)等研究了Ni48Cr21Cu2Mo合金棒材随不同制度固溶处理后组织性能的演化规律。平衡相图计算结果显示,温度超过990 ℃时,合金基体组织基本已为γ相,在870~1008 ℃存在Laves相,870 ℃以下析出δ、γ′和σ相。合金显微组织研究结果显示,随着固溶温度的升高,晶粒尺寸不断长大、颗粒相逐步回溶,经1010 ℃固溶处理后的显微组织最均匀且其中颗粒相已基本回溶。时效后,合金中析出γ′相和γ″相,晶界出现粒状δ、σ复合相。经1010 ℃×1 h固溶并在718 ℃×8 h+622 ℃×8 h时效处理后的Ni48Cr21Cu2Mo合金具有优良的综合力学性能。     

Effect of Thermal Aging on Coarsening Kinetics of γ′ in Alloy 617

The effect of thermal aging on coarsening kinetics of alloy 617, a candidate material for heat exchanger of the very high temperature reactor, was experimentally studied at 750 and 950 °C for up to 5300 h. Formation of various precipitates such as μ-phase, M₂₃C₆ and γ′ phases and significant coarsening of the γ′ phase have been observed in the microstructure of the aged samples. Experimental observation was compared to alloy thermodynamic calculation and γ′-phase precipitation kinetics simulation. Thermal aging effect on the microstructural evolution and mechanical behavior of alloy 617 was then discussed based on experimental and microstructural modeling results.     

固溶后冷却方式对Inconel X-750合金组织和性能的影响

采用SEM、TEM、EDAX和相分析等分析手段,研究Inconel X-750合金固溶后不同冷却方式下组织和性能的变化。结果显示:水冷和油冷抑制合金中γ′相的析出,时效后均析出球形的γ′相。炉冷后合金中析出一次立方体形γ′相和二次球形γ′相,时效后再次析出球形γ′相;水冷和油冷后晶界上无碳化物析出,时效后晶界上均析出细小针状M₂₃C₆。炉冷后合金晶界上析出块状M₂₃C₆,时效后碳化物尺寸略微长大,形状基本不变;炉冷+时效后合金的强度最高,水冷+时效后合金的冲击性能最好。     

Effects of High Density Electropulsing Treatment on Aging Kinetics of GH4199 Alloy

GH4199 alloy was treated by high density electropulsing for different time, and the microstructure evolution and tensile properties were examined. The results show that the diffusion of solute atoms in GH4199 alloy can be strongly accelerated by electropulsing. The growth activation energy of γ′ phase of 89.86 kJ/mol in the alloy electropulsing-treated, decreases by 64.31 % compared with that normally aged, which accelerates the precipitation and the growth of both the γ′ phase and carbides on the grain boundary of the alloy. The strength of GH4199 alloy increases with increasing of electropulsing treatment time, and the plasticity has no obvious change. The growth of γ′ phase and the precipitation of carbides on the grain boundary is the main reason for obstructing the dislocation motion and improving the plastic deformation resistance of the alloy. The piled-up dislocations can go through the grain boundary across the gap of carbides which is distributed on the grain boundary in chainlike form, and no degradation of the plasticity of GH4199 alloy appears.     

Precipitation behavior of hot-extruded alloy 718 during isothermal treatment

The precipitation and dissolution behavior of hot-extruded alloy 718 was investigated during isothermal treatment at temperatures from 600°C up to 1150°C at different times from 0.3h to 72h. Analysis was conducted using hardness measurement and an electron microscope. It was observed that the γ/γ′ phases were precipitated further during isothermal exposure at 600°C-700°C. When the isothermal treatment was carried out at 800°C, the δ phase was precipitated at the expense of the γ′ phase, which resulted in a slight decrease of hardness with increasing holding time. Above exposure temperature of 900°C, a rapid decrease in hardness occurred within the holding time of 0.3h, resulting from the dissolution of the γ phase and a sharp decrease in the amount of the γ′ phase. Rapid grain growth also affected the decrease in hardness above 900°C.