镍基高温合金GH4738的凝固偏析和碳化物析出行为

高温合金铸锭凝固过程内部各区域散热条件不同,冷却速率存在明显差异。采用差示扫描量热分析(DSC)、高温共聚焦显微镜(HT-CLSM)原位观察和定向凝固(DS)的方法,研究了宽冷速范围下GH4738合金的凝固偏析和碳化物析出行为。结果表明, GH4738合金的凝固顺序为L→γ+L,L→γ+L+MC,L→γ+MC+η+(γ+γ′),其中MC型碳化物、η相和(γ+γ′)共晶相为合金凝固过程中的主要偏析产物;Ti、Mo元素是合金的主要枝晶间偏析元素;提高冷却速率能有效降低凝固前沿残余液相中的溶质富集程度;铸态组织中的的碳化物主要为富Ti的MC型碳化物(TiC、Ti(N)C)和以TiN或Al₂O₃为核心的MC型复合碳化物(Al₂O₃-TiC、TiN-TiC);随着冷却速率降低,碳化物平均尺寸增大,体积分数减小,形貌由小块状向长条状、汉字状和大块状演变。     

K445高温合金的微观组织特征研究

研究了K445高温合金微观组织特征.结果表明,K445铸态合金的主要组织为γ基体、粗大的γ'相、花辩状的γ+γ'共晶组织以及晶界上和晶内的MC碳化物;经过热处理后的K445合金的主要组织的形貌和分布有较大改变,成分偏析程度减轻,粗大的γ'相变得细小而弥散,在晶界上及晶内都分布着一定数量的M23C6及少量的MC碳化物.     

K424高温合金凝固特征及冷却速度对其影响规律

采用等温凝固实验、差示扫描量热仪(DSC)研究了K424合金的凝固行为以及冷却速度对其影响.利用光学显微镜、扫描电镜以及能谱分析仪分析了合金在不同温度等温凝固、不同冷却速度下的微观组织以及凝固后期的元素的偏析行为,确定K424合金的固相线、液相线和主要相的析出温度等凝固特性以及冷却速度对γ'相、MC碳化物以及共晶组织的影响规律.研究结果表明:K424合金的凝固顺序为:1345℃,γ相从液相析出,随后在1308℃析出MC型碳化物,在非平衡凝固条件下,共晶组织在1260℃析出,1237℃,凝固结束;共晶组织的形成与凝固末期Al、Ti元素的偏析行为以及冷却速度密切相关;随着冷却速度的增加,MC和共晶组织尺寸及数量均呈现先增大后减小的趋势;γ'相形貌从花瓣形状向规则立方及球形转变,尺寸也从2 μm减小至60 nm.      

碳含量对热等静压FGH4169合金原始颗粒边界与力学性能的影响

用3种不同碳含量的GH4169合金粉末为原料,采用粉末热等静压+热处理工艺制备碳含量(质量分数,下同)分别为0.026%,0.045%和0.078%的FGH4169合金,研究碳含量对FGH4169合金PPB(prior particle boundary,原始颗粒边界)和力学性能的影响。结果表明,随碳含量从0.026%增加到0.078%,FGH4169合金析出碳化物增多,超过0.078%后,形成PPB;FGH4169合金中碳化物主要为富Ti和Nb的MC型碳化物,但碳含量对合金中碳化物的种类及形貌没有明显影响;在一定碳含量范围内,随碳含量增加,FGH4169合金基体上析出的γ'相数量减少,且碳化物越来越趋向于在原始颗粒边界聚集,导致合金的室温和650℃高温强度和塑性逐渐减小。     

高合金钢Vanadis4凝固过程及组织

通过激光扫描共焦显微镜、X射线衍射、扫描电镜、电子探针、微区成分能谱分析和差示扫描量热法,研究了高合金Vanadis4(V4)模具钢(%:1.5C、8.0Cr、1.5Mo、4.0V)的凝固过程及其微观组织。结果表明,V4钢基体为马氏体和残余奥氏体,基体中碳化物主要为MC与M₇C₃型。杆状、棒状或团块状VC分布在晶界。该钢在凝固时,首先发生结晶过程L→γ从液相中析出初生γ相,随着γ相不断析出,剩余液相中合金元素含量不断富集,达到共晶成分后将先后发生L→γ+MC与L→γ+M₇C₃共晶反应。     

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。     

铝和钛含量对镍基铸造高温合金性能的影响

研究了拉伸和持久强度提高,塑性、冷热疲劳和焊接性能相应降低,尤其是Ti元素的作用尤为明显.还发现合金中的γ'相、MC相和(γ+γ')共晶组织的数量和尺寸是影响合金性能的重要因素.     

GH742合金钢锭的组织及偏析的消除

研究了GH742合金钢锭的显微组织、初熔点、元素偏析及其消除办法.研究表明,钢锭原始铸态组织基体γ中有大量γ'相,枝晶间存在少量γ/γ'共晶相、针状金属间化合物(Ni3Nb)、白色块状镧化物和部分骨架状碳化物.初熔点在1130～1160℃之间.钢锭经1135℃×24h均匀化处理可消除枝晶偏析,使组织均匀.     

FGH95镍基合金的组织结构与蠕变行为

通过蠕变曲线测定和组织形貌观察,研究了FGH95合金的蠕变特征与变形机制.结果表明:经高温固溶及"盐浴"冷却后,FGH95合金的组织结构由细小γ'相及粒状碳化物弥散分布于γ基体所组成,由于沿晶界不连续析出的粒状(Ti,Nb)C相可提高合金的晶界强度,并抑制晶界滑移,故使其在650℃、1 034MPa条件下有较小的应变速率和较长的蠕变寿命.合金在蠕变期间的变形机制是位错切割γ或γ'相,其中,当(1/2)<110>位错切入γ相,或<110>超位错切入γ'相后,可分解形成(1/6)<112>肖克莱不全位错或(1/3)<112>超肖克莱不全位错+层错的位错组态;蠕变后期,合金的变形特征是晶内发生单取向和双取向滑移,随蠕变进行位错在晶界处塞积,其引起的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.     

700℃以上超超临界电站锅炉过热器管材用典型镍基合金的平衡析出相规律

利用热力学计算软件Thermo-Calc及镍基合金数据库,计算了三种700℃以上超超临界电站用过热器管道材料Inconel740、Inconel617和GH2984合金的热力学平衡相图,并对比了三种材料主要析出相的析出行为.计算结果表明:三种合金主要的析出相包括γ、γ'、碳化物、σ、η、δ、μ及α-Cr等,凝固过程中Mo、Nb和Ti元素偏析严重,会降低合金的初熔点,因此后期均匀化退火处理十分重要.另一方面,750℃时Inconel740合金γ'相析出量大于另外两种合金,并且Al和Ti含量对γ'相和η相析出行为有较大影响.碳化物的计算表明,Inconel617合金一次碳化物与另两种合金不同,并且其二次碳化物的析出温度范围最大.GH2984合金中Fe含量较大时会导致σ相出现,对合金的性能产生不利影响.      

镍基粉末高温合金枝晶间亚稳碳化物

对急冷凝固镍基高温合金松散粉末热等静压成型合金中亚稳碳化物及其相间反应进行了研究.随着热处理温度的升高,粉末中合金元素的分布逐渐均匀化,但枝晶间MC能在较高的温度下保持稳定,使Ti和Zr在该处仍有较高含量.原始粉末中枝晶间主要分布着块状和花状的MC型碳化物,在预热处理过程中粉末枝晶间块状碳化物分解,发生M₂₃C₆和M₆C的析出反应,而花状碳化物的成分及形貌则保持相对稳定.成型合金残余枝晶间分布的碳化物主要由块状M₆C和MC及花状MC组成,形变再结晶可以促进枝晶间碳化物的溶解.      

Microstructure and Plastic Deformation of the As-Welded Invar Fusion Zones

The as-welded Invar fusion zones were fabricated between cemented carbides and carbon steel using a Fe-Ni Invar interlayer and laser welding method. Three regions in the as-welded Invar fusion zones were defined to compare microstructures, and these were characterized and confirmed by scanning electron microscopy and X-ray diffractometry. The structure and plastic deformation mechanism for initial Invar Fe-Ni alloys and the as-welded Invar fusion zones are discussed. (1) After undergoing high-temperature thermal cycles, the microstructure of the as-welded Invar fusion zones contains γ-(Fe, Ni) solid solution (nickel dissolving in γ-Fe) with a face-centered cubic (fcc) crystal structure and mixed carbides (eutectic colonies, mixed carbides between two adjacent grains). The mixed carbides exhibited larger, coarser eutectic microstructures with a decrease in welding speed and an increase in heat input. (2) The structure of the initial Invar and the as-welded Invar is face-centered cubic γ-(Fe, Ni). (3) The as-welded Invar has a larger plastic deformation than initial Invar with an increase in local strain field and dislocation density. Slip deformation is propagated along the (111) plane. This finding helps us to understand microstructure and the formation of dislocation and plastic deformation when the Invar Fe-Ni alloy undergoes a high-temperature process.     

Tensile Properties and Deformation Mechanisms of Haynes 282 at Various Temperatures

The effect of temperature on the deformation mechanism and corresponding tensile properties of Haynes 282 is investigated in the temperature range from room temperature to 800 °C. It is found that below 600 °C, the yield strength remains basically unchanged with increasing temperature, while, above the temperature, a dramatic decrease in the yield strength is observed. Transmission electron microscopy observations on the slightly deformed specimens reveal that, for the experimental alloy, the plastic deformation is accomplished predominantly by pairs of a/2〈101〉 dislocation shearing through γ′ precipitates at temperatures between room temperature and 600 °C and by individual matrix dislocation bypassing γ′ precipitates above 760 °C, whereas at temperatures between the two temperatures, anti-phase boundary shearing and stacking fault shearing as well as Orowan looping operate simultaneously during the initial plastic deformation. Based on the experimental observations, it is deemed that the transitions in the deformation mechanisms account for the variation of the yield strength of the experimental alloy with temperature.     

喷射成形含铌M3型高速钢的组织和耐磨性

采用喷射成形技术制备了M3型高速钢和以Nb替代V的M3型高速钢.利用扫描电镜、X射线衍射、差示扫描量热仪和金相显微镜研究了Nb对M3型高速钢组织的影响.喷射成形能有效消除宏观偏析,细化组织.以Nb代V,提高了MC型碳化物开始析出温度,大量MC相先于共晶反应析出,呈独立的近球形分布于晶界,同时其尺寸减小.由于消耗大量C,抑制了共晶反应,M₂C片层数量减少且厚度变薄,其在热变形过程中更易于分解,进一步增加了组织均匀性.低温低载荷时含铌的M3型高速钢抗磨损性能显著优于M3高速钢,温度升高到500℃时磨损机制逐渐以氧化磨损为主,两合金的抗磨损性能差距减小,主要原因是大量呈弥散球形分布的含铌MC型碳化物能有效提高高速钢的磨粒磨损抗性,而其对抗氧化性能并无明显作用.      

Low-cycle fatigue of an Ni3Al-Based VKNA-25 alloy at room temperature

The life of 〈001〉, 〈011〉, and 〈111〉 single crystals made of a heterophase (γ’ + γ) structural cast γ’-Ni₃Al-based superalloy having an ordered crystal structure and optimally alloyed with refractory metals is studied under low-cycle fatigue testing conditions at axial pulsed stresses on smooth specimens at room temperature. A correlation is revealed between the type of fracture surface and the structure of the heterophase alloy. The alloy behaves like a composite material in which only ductile structural constituent γ, which represents precipitates of an fcc disordered nickel-based solid solution, has a sufficient ductility margin. Real plastic deformation during tests at 20°C develops only in this structural constituent, which is indicated by slightly elongated Γ layer regions tensioned during fracture and the propagation of a main crack and secondary cracks deep into a specimen.     

FGH98合金的再结晶行为

利用扫描电镜和透射电镜对热挤压态和退火态FGH98合金的相析出规律及组织特征进行了分析,并对其再结晶机制进行了深入研究.结果表明:热挤压态FGH98合金在空冷过程中已经发生了少量的再结晶现象,随着挤压温度的提高,体系内位错密度下降.退火态FGH98合金中再结晶机制主要与体系内未回溶的一次γ'相有关,在一次γ'相聚集区再结晶主要以依靠亚晶的聚合和亚晶的长大,或两者的混合机制进行形核;随着一次γ'相的减少,合金还可以通过应变诱发晶界迁移、多晶粒交汇区形核、孪晶叠加等多种方式形核.需要指出的是,FGH98合金中未回溶的一次γ'相在退火处理过程中也会通过部分的回复和再结晶发生软化效应.