镍基高温合金GH4151的偏析及相析出行为

摘要：利用电子探针(EPMA)、场发射扫描电镜（SEM）及差热分析（DTA）研究了GH4151合金的元素偏析行为、铸态组织特征以及析出相种类,并对合金凝固过程进行讨论。结果表明：GH4151合金凝固过程中,W元素偏聚于枝晶干,Mo、Nb、Ti元素偏聚于枝晶间,Co、Cr、Al元素几乎不发生偏析,Nb、Ti元素偏析较重。GH4151铸锭心部为粗大的等轴晶,主要析出相包括强化相γ′相、一次碳化物、η相、（γ+γ′）共晶相以及Laves相,其中枝晶间分布的η相、（γ+γ′）共晶相和Laves相为低温脆性相在凝固末期形成,扩大了合金的凝固区间,从而导致合金热裂敏感性增加。     

0Cr20Ni65Ti3AlNb合金平衡析出相热力学计算

利用JMatPro热力学计算软件,对0Cr20Ni65Ti3AlNb合金的平衡析出相和非平衡凝固过程进行了模拟计算。结果表明：合金的主要平衡析出相有γ相、γ′相、MC和M₂₃C₆型碳化物相、η相,合金的非平衡凝固过程中Nb、Ti元素偏析比较严重,会降低合金的初、终熔点;Al含量对γ′相析出温度和析出量影响最大;C是MC和M₂₃C₆型碳化物相主要形成元素,对其析出温度和析出量起决定作用;η相的开始析出温度和析出量主要受Ti含量影响,过多的η相析出会影响合金的机械性能,因此,在成分设计过程中需合理控制合金的Ti含量。     

钛质量分数对LF2合金微观组织与性能的影响

 采用热力学计算软件对LF2合金中的析出相进行计算,采用扫描电子显微镜、透射电子显微镜、微细相分析以及拉伸试验,对不同钛质量分数的LF2合金的微观组织和力学性能进行了研究,结果表明：LF2合金中γ′相以近球形在晶内弥散析出,尺寸约为20 nm,Laves相在晶界以纤维状和块状析出;随钛质量分数增加,γ′相数量增加,钛质量分数增加了0.92%,γ′相的质量分数是原来的1.35倍;Laves相数量增多,由纤维状变为短棒状。随钛质量分数增加,LF2强度增加,γ′相强化效果相对减弱,但γ′相仍然是最主要的强化相。     

含0.5%Al和2.2%Ti的Ni-Cr-Co基合金中γ′相的行为及对合金力学性能的影响

本文研究了含0.5％Al和2.2％Ti的Ni-Cr-Co基合金中γ′相的行为及对合金力学性能的影响。结果表明,合金中的γ′相是富Ti的,在正常热处理条件下成分为Ni2.32,Co0.20,Cr0.60,Mo0.08,Al0.20,T~i0.60,在等温时效期间,γ′质点直径D随时效时间t的变化符合D=D_0t~n幂函数规律。在高温长期时效时,富Ti的γ′发生了向密排六方η相转变,该相与γ基体之间的取向关系为{0001}_η//{111}_γ,<1210>_η//<110>_γ。由γ′转变而来的η相在室温下是一种脆性相,它不但降低合金的强度,而且降低合金的室温塑性。     

镍基高温合金中γ′相的高温稳定性及筏状结构的形成

γ′相是镍基高温合金中的主要强化相，它在高温下的稳定性问题非常关键。本文综合论述了镍基高温合金中γ′相的高温稳定性及其筏状结构形成的研究进展，总结了γ′相筏状结构研究的主要结果，对筏状γ′相的形成机制也进行了综合分析。     

一种高铬的铁镍基高温合金物理化学相分析

采用物理化学相分析方法研究了高铬的铁镍基高温合金时效后碳化物和金属间化合物的析出行为,通过实验确定了铁镍基高温合金中析出相的萃取方法、相分离方法、钢中析出相的类型和含量、γ′相的粒度分布。研究结果表明,铁镍基高温合金中析出相为γ′、NbC、TiC、Laves和σ,随着时效时间的增加,NbC和TiC相含量变化不大,Laves相和γ′含量略有增加,σ相含量增加比较明显,γ′相的粒度随时效时间明显增加,σ相含量的增加和γ′相颗粒的增大是造成合金高温屈服强度下降的主要原因。研究结果对高铬的铁镍基高温合金成分的控制、生产工艺的选择和热处理制度的合理制定具有指导意义。     

高温长期时效后Inconel718合金的化学相分析

采用化学相分析的方法研究了经过高温长期时效后标准Inconel 718合金中的析出相 ,确认了Inconel 718合金中α Cr相的析出 ,同时也分析了α Cr ,γ′ +γ″ ,δ相以及MC数量随时效时间和时效温度的变化情况。     

Ti对镍基高温合金时效组织中γ′的影响

本文通过马弗炉将热处理后的样品进行不同时间的长期时效处理,利用扫描电镜观察长期时效样品中的γ′形貌。结果表明,三种合金热处理后的组织均由γ相,γ′相,MC和M23C6型碳化物组成。三种合金经800℃/500 h后,γ′相仍呈立方态,900℃/500 h后,γ′相边缘开始圆化,并且随着时间的延长,圆化得越严重。时效过程中的γ′相长大遵循了LSW规律,时效时间和温度的增加都会促进γ′相长大,温度的增加更有利于γ′相长大。     

Al,Nb含量对GH706合金长期时效组织及持久性能的影响

铝和铌含量的改变对GH706合金组织及持久性能影响的研究结果表明,将Al的质量分数升高至1.25%,而Nb的质量分数降低至2.0%,抑制了合金晶内强化相γ″-Ni3Nb相的析出,促进了γ′-Ni3Al相的析出,同时阻止了晶界η-Ni3(Ti,Nb)相形成.在650℃长期时效后,降Nb提Al后晶内γ″-Ni3Nb相长大及η相的析出受到抑制,合金组织具有更高的稳定性,合金持久寿命的降低幅度远低于原型合金.     

GH169合金的衍射定量相分析

GH169合金是目前应用广泛的高温合金。由于其中γ′相和δ相的化学稳定性非常相近,不易用化学法定量分离,因此其定量分析一直是没有完全解决的难题。本文在用正交实验探讨GH169合金二次相最佳电解条件的基础上,将电解提取与X衍射择优取向校正多峰定量相分析法(MPQ法)相结合,应用开发的MPQ定量相分析软件,对GH169合金的γ′+γ″相和δ相进行了定量分析,得出热处理温度为650～800℃,时效时间为50～100 h(其中650℃为5～500 h)的相变规律,将其与金相分析结果相比较,两者相互吻合。     

GH720Li合金的铸态组织和均匀化工艺

对GH720Li合金的铸态组织及均匀化工艺进行了研究,采用物理化学相分析的方法确定了该合金析出相的类型、数量和γ′相的粒径分布。结果表明：该合金在铸造状态下的析出相是γ′、Ti(C,N)、TiC和M2B2(痕),其中γ′相的质量分数高达34．187％。均匀化的结果表明：GH720Li合金适宜的均匀化温度为1190℃。     

无铬Ni-Al合金中γ'相的电解提取

镍基高温合金中通常含有一定量的铭。铬大量存在于基体γ中,少量进入γ′相。由于γ与γ′相含铬量不同,对其阳极极化行为影响较大。铬是促进合金钝化及过钝化的元素,含铬量高的基体在含氧酸根离子的水溶液中过钝化溶解电位低,含铬量低的γ′相(通常γ′相含铬<3％)过钝化溶解电位高。一般电解提取γ′相的方法就是利用这种差异。文献研究纯镍及含铬量不同的镍—铝合金,得出含铬量至少为5％时,才有可能从合金中电解分离出γ′相的结论。认为含铬低于5％的合金中γ′目的电解分离是不可能的。本文的目的就是寻找一种电解分离无铬的镍基合金     

用X射线精确测定析出相点阵常数方法研究热处理对GH710合金强化相元素的分布

本文用电化学方法从不同热处理后的GH710合金中提取析出相,并用X射线照相法对合金的析出相进行测试和定性分析。着重测定了析出的强化相γ′随不同的热处理所引起的点阵常数的变化。测试结果表明,该合金在所试验的处理制度下其析出相除基体γ相外,其第二相有γ′相、MC、M_(23)C_6、M_3B_2相,经长期时效后还析出痕量的σ相。测试结果是固溶的γ′相点阵常数无明显的变化,但正常处理和长期时双后的点阵常数均比固溶处理的点阵常数值小。     

扫描电位浸蚀定量相分析公式的验证

1974年X.3.6PaHHuna在酸性溶液中进行碳膏电极物相分析时,根据电极过程模型M(金属)→M~(n+)(离子)+ne…导出了扫描电位浸蚀定量相分析公式其中,ip为扫描电位极化曲线上的峰电流,C(?)为此条件下活化溶解相在电极中的含量,v为扫描速度,d为活性相的粒度,A为极化表面积,T为温度,余均为电化学常用的常数。 1984年,作者在含有络合剂的酸性溶液中进行不锈钢中口相的浸蚀定量时,根据新模型     

在氯化物溶液中电解提取K13铁镍铬基高温合金中 γ’相

在研究无铬的铁镍钴基超合金中的γ’相分析时,我们发现了该合金中的γ’相可以在氯化物水溶液中定量提取。本工作进一步证明,Ｋ１３铁镍铬基超合金中的γ’相也可以在氯化物水溶液中定量提取。这种方法获得的γ’相提取量远较传统的含氧阴离子电解液中的提取量高。应当注意的是,随着电解温度的降低,γ’相的提取量明显增加,因而必须采用低温（０～５℃）电解。     

热处理过程中FGH96合金的微观组织演变

通过热处理实验研究了热处理过程中FGH96合金的微观组织演化，量化了固溶温度和保温时间对晶粒尺寸、γ′相尺寸、面积分数及晶粒分布的影响，分析了γ′相和应变存储能对晶粒演变的影响。结果表明：在热处理过程中，含有大量应变存储能的变形晶粒发生静态再结晶，晶粒细化，而动态再结晶晶粒发生晶粒长大，当两者平衡时可获得均匀细小的晶粒组织。合金在1060℃保温120 min后，γ′相尺寸和晶粒尺寸分布较为均匀，平均晶粒尺寸为7.37μm。γ′相的面积分数随固溶温度和保温时间的增加而减小，一次γ′相在亚固溶保温过程中存在粗化和分裂现象，使得一次γ′相的面积分数和尺寸先增加后减小。γ′相的非均匀溶解会导致局部晶粒长大较快，形成混晶。     

Ic6+Ru合金的物理化学相分析

介绍了Ic6+Ru合金析出相的类型及其电化学提取和定量分析方法.该合金在1260℃×10h、氩气冷却状态下的析出相是γ',M6C和M3B2.对该合金的γ'相和M6C相进行了定量测定,并证明钌主要分布在γ和γ'相中,M6C和M3B2相中只有痕量钌存在.     

新型Ni-Cr-Co基高温合金长期时效后的相分析

采用物理化学相分析技术研究了一种新型Ni Cr Co基高温合金长期时效后的析出相γ′(+η),M23C6,MC和M6C(+μ)的相组成,分析了时效温度和时效时间对析出相含量的影响,并用X射线小角散射(SAXS)分析了γ′(+η)相在不同粒度间隔的质量分布。     

γ/γ′共晶相对GH4720Li合金耐腐蚀性能的影响

采用电化学测试方法研究了γ/γ′共晶相对GH4720Li合金耐腐蚀行为的影响,利用光学显微镜和原子力显微镜分析了腐蚀前后的微观组织和相间电位。结果表明,GH4720Li合金中γ/γ′共晶相是由Al、Ti元素偏聚形成。电化学测试结果、原位腐蚀观察以及原子力显微镜测试结果均显示γ/γ′共晶相会导致该合金的耐腐蚀性能下降。GH4720Li合金γ/γ′共晶相中γ′相的耐蚀性元素质量分数低和连续分布是耐蚀性下降的根本原因。     

热等静压冷却速度对粉末冶金高温合金组织及性能的影响

设计了热等静压机冷速的模拟实验。采用两种冷速研究了热等静压(HIP)对粉末高温合金γ′相形貌、尺寸及性能的影响。结果表明,由于HIP冷速低,析出的γ′相尺寸大,在冷却过程中γ′相发生了分裂,γ′相形貌发展成八瓣状、八瓣树枝状和树枝状;冷速越低,γ′相形貌趋向长成树枝状。两种冷速HIP处理的试样经热处理后,γ′相尺寸和形貌发生了改变,由于热处理冷速快,γ′相变为较为规则的细小方形,组织基本相同,力学性能几乎无差别。