微量元素对定向凝固IN738合金的影响(DZ38G合金的发展)

一、引言 由于高温合金广泛地应用于燃汽轮机中,它必须具有好的高温强度,好的抗热腐蚀和氧化性能及合适的显微结构稳定性,以便在长期使用后保持较好的性能。早在1970年,中国就生产和研究了普通铸造IN738高温合金。此后,通过在IN738合金中严格控制偏析及合理增加Al+Ti含量研制出一种高温下具有更高强度的普通铸造M38G镍基高温合金。在这些研究工作的基础上,又研制了具有较好综合性能的新型定向凝固镍基高温合金DZ38G。 Zr、P、B在定向凝固IN738合金中对显微结构和持久性能的影响已在前面的文章中揭示和介绍。在严格控制这些微量元素到尽可能低的水平,特别是不含Zr和少于5ppm的P之后,非平衡共晶(γ+γ’)减少,偏析大量降低,因而提高了持久性能。这就意味着严格控制Zr、P、B含量可使显微结构均匀和稳定,可在定向凝固     

静磁场对定向凝固镍基高温合金组织影响的研究进展

综述了国内外静磁场对镍基高温合金组织影响的研究现状,重点分析了施加不同方式、强度的静磁场对定向凝固镍基高温合金枝晶组织、元素偏析、凝固缺陷及高温力学性能的影响规律,并从变截面处杂晶的控制、晶体取向偏离的控制以及对凝固特性的影响机制等方面提出了静磁场在定向凝固镍基高温合金研究中潜在的发展方向。     

Ru对镍基单晶高温合金凝固特性、TCP相析出及蠕变性能影响的研究进展EI北大核心CSCD

镍基单晶高温合金因优异的高温力学性能而被广泛应用于航空发动机和地面燃气轮机的涡轮叶片等关键热端部件。Ru元素作为第四代、第五代镍基单晶高温合金的主要特征元素,其添加对合金从凝固特性到最终的服役性能都起到关键的影响。本文从镍基单晶高温合金的凝固特性、凝固组织、TCP相析出及蠕变性能等方面出发,综述了Ru元素对镍基单晶高温合金影响的研究进展,系统分析了Ru的添加对合金凝固路径、凝固特征温度、微观偏析等凝固特性及共晶、碳化物等凝固组织的影响规律,并重点探究了Ru的添加能抑制TCP相析出及提高合金蠕变性能的原因。目前由于多组元交互作用对组织与性能影响机理的复杂性,使得含Ru高温合金的成分设计与优化具有更高的挑战,建议未来含Ru高温合金的相关研究从富Ru新相的析出原因及抑制、Ru添加对凝固缺陷的影响及Ru与其他元素交互作用对“逆分配”效应及TCP相析出的影响机制等方面做进一步探究,为发展新型高性能含Ru高温合金的设计提供思路。     

镍基单晶高温合金凝固缺陷研究进展

镍基单晶高温合金的凝固缺陷对其力学性能有很大的影响,减少和控制凝固缺陷对提高合金性能和降低成本具有重要意义。综述了镍基单晶高温合金定向凝固过程中可能出现的几个重要缺陷,包括缩松、雀斑、晶体取向的偏离和杂晶,重点讨论了这些缺陷的特点和产生的机理,并从合金成分、工艺参数、铸件结构等方面分析了凝固缺陷的影响因素,指出了减少单晶高温合金凝固缺陷的措施。     

定向凝固TiAl合金成分−组织−性能研究进展

TiAl合金由于其低密度和高比强度，在航空材料中展现出良好的应用前景。通过定向凝固控制TiAl合金晶体取向，有助于大幅提升合金高温性能和服役温度，促进TiAl合金在新一代航空发动机上的应用。综述了近年来TiAl合金定向凝固的研究方法和成分?组织?性能关系的研究进展，总结了国内外定向凝固TiAl合金的主要研究单位及研究主题，简要介绍了定向凝固方法与模壳材料的应用情况。从合金成分角度，分析并总结了α、β相稳定元素和其他常见元素对定向凝固组织和性能的作用;从力学性能角度，介绍了定向凝固高Nb?TiAl合金在高温拉伸、蠕变、高周疲劳性能上的优势及相关机理;从定向凝固工艺角度，归纳了生长速率和温度梯度对合金凝固路径、片层取向及宏观、微观偏析的影响。展望了定向凝固TiAl合金的未来发展方向。     

高温TiAl基合金定向凝固的研究现状

高温TiAl基合金在航空航天领域减重和升高使用温度方面是极具发展潜力的高性能结构材料。介绍了高温TiAl基合金定向凝固的研究现状和发展趋势,阐述了提高定向凝固高温TiAl基合金使用性能的几种方法,主要包括:利用高Nb合金化提高合金的使用温度和高温强度,使用冷坩埚定向凝固来避免氧化物陶瓷坩埚带来的合金污染,采用籽晶法/非籽晶法控制定向凝固片层取向以提高力学性能。     

熔体过热对镍基高温合金凝固组织及性能的影响研究

基于对镍基高温合金熔体结构的认识,选择合适的熔体过热温度、过热时间和浇注温度,熔体过热处理可有效改善镍基高温合金的凝固组织并提高合金的力学性能.本文介绍了国内外熔体过热对镍基高温合金凝固组织及力学性能的研究进展.     

定向工艺和铪含量对一种镍基高温合金的影响

本文采用两种定向凝固工艺即功率下降(P.D)法和快速凝固(H.R.S)法研究了不同Hf含量对一种镍基高温合金组织和性能的影响。实验结果表明,加入合金中的Hf主要偏析在枝晶间和γ/γ′共晶相内;合金加Hf后,显微组织发生明显变化:γ/γ′共晶相大量增多,其形态也发生明显变化;晶界和枝品间状态得到改善;出现了几种新的富Hf微量相。合金760℃持久性能(特别是横向性能)随Hf含量的增加显著提高。但1040℃的持久寿命却随Hf含量的增加而下降。采用H.R.S工艺时合金的中、高温性能均明显优于P.D法工艺。 文中讨论了合金加Hf后组织和性能变化的机理,确定了本合金较合适的含Hf量为1.0～2.0％(重量),并认为应优先采用H.R.S定向工艺。     

镍基单晶高温合金凝固组织特征的研究进展

镍基单晶高温合金的凝固组织对其最终的高温力学性能有着重要的影响,由于制造工艺条件限制,单晶高温合金的制备和加工中总会出现杂晶,保持单晶结构的完整性对提高单晶合金的冶金质量和降低维护成本具有重要意义.综述了镍基单晶高温合金在铸造、焊接、表面熔凝工艺条件下的凝固组织特征的研究现状,分析了工艺条件、工艺参数等对凝固组织和性能的影响,并展望了杂晶缺陷的控制、实现单晶叶片连接区的单晶化.     

NiAl金属间化合物的研究进展

对NiAl金属间化合物的国内外研究现状进行了系统综述,包括为改善NiAl合金力学性能和高温抗氧化性能等所采用的合金化、制备多相合金、制备复合材料、定向凝固、机械合金化、热压及热等静压、燃烧合成、微晶涂层等工艺,以及NiAl合金的超塑性行为,着重介绍及论述了合金化及定向凝固等工艺.简单介绍了NiAl合金的固溶强化磁行为.     

镍基单晶高温合金研究进展

单晶高温合金因具有较高的高温强度、优异的蠕变与疲劳抗力以及良好的抗氧化性、抗热腐蚀性、组织稳定性和使用可靠性,广泛应用于涡轮发动机等先进动力推进系统涡轮叶片等部件。由于采用定向凝固工艺消除了晶界,单晶高温合金明显减少了降低熔点的晶界强化元素,提高了合金的初熔温度,能够在较高温度范围进行固溶和时效处理,其高温强度比等轴晶和定向柱晶高温合金也大幅度提高。经过几十年的发展,单晶高温合金已经在合金设计方法、组织结构与力学性能关系、纯净化冶炼工艺和定向凝固工艺等方面取得了重要进展。从单晶高温合金成分特点、合金元素作用、强化机理、力学性能各向异性、凝固过程及缺陷控制、单晶制备工艺等方面,简要介绍了单晶高温合金的主要研究进展。     

定向凝固过程中温度参数对含Re镍基单晶高温合金铸态组织的影响

研究了一种含Re为4.0%～5.5%(质量分数)的实验型镍基单晶高温合金在不同定向凝固结晶条件下铸态的宏微观组织特征,分析了凝固结晶温度参数对单晶完整性、显微疏松与共晶含量、枝晶偏析等的影响。结果表明:高的熔体过热处理温度不仅促进合金元素分布的均匀化,同时降低了高Re和高难熔元素含量的单晶合金结晶缺陷的倾向性,提高了单晶完整性。合金熔体过热温度、铸型温度/浇注温度的适度提高有利于枝晶间的补缩,并减少显微疏松。     

单晶 Ni 基高温合金侧向约束条件下的凝固行为

研究了侧向约束条件下单晶 Ni 基高温合金的凝固行为及溶质再分配。实验结果表明:侧向约束条件对单晶 Ni 基高温合金的凝固组织、溶质偏析及溶质再分配均具有极为强烈的影响。侧向约束条件即试样断面变化对单晶 Ni 基高温合金凝固过程的影响,实质上是局部凝固工艺参数的影响。本文研究结果对实际单晶 Ni 基高温合金铸件凝固组织的控制和生产具有重要的指导意义。     

新型高温合金的液相连接

简要介绍了粉末冶金高温合金,定向凝固高温合金,单晶合金,镍铝系金属间化合物结构材料等新型高温合金钎焊和过渡液相扩散焊领域的发展现状,主要包括其钎料或中间层合金,连接方法及工艺和接头的高温持久性能。     

高温合金粉末的显微组织分析

一、前言 近十几年来,在高温合金这一领域中,由于粉末镍基高温合金有减少偏析、更有效地合金化、改善材料机械性能、降低加工成本等优点,因而得到了极其迅速的发展。目前,国外一些较成熟的合金(如MERL76,IN100、Renè 95等)经过热等静压(HIP)成形后,已直接用作中温使用的航空发动机涡轮盘。     

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.     

镍基高温合金增材制造研究进展

镍基高温合金因其优异的高温强度及耐腐蚀、抗氧化性能而备受关注,被广泛应用于航空航天等领域。本文对增材制造镍基高温合金的制备方法、常见牌号以及合金的组织与性能进行了综述,总结了当前存在的问题,提出了未来值得探索的研究领域。金属增材制造技术制备的镍基高温合金具有良好性能,能实现复杂构件精密成形,且制备过程中材料浪费少,有望成为未来航空航天等领域中镍基高温合金构件的重要制备工艺。常见的镍基高温合金增材制造方法有粉末床熔化、定向能量沉积和电弧增材制造等,粉末床熔化被广泛用于制造高精度和复杂零件,但制造速度相对较慢,且设备和材料成本较高。定向能量沉积自由度和灵活性更高,可用于制备功能性梯度材料,但精度较低。电弧增材制造具有较低的设备成本和材料成本,适用于大型零件的快速制造,但其制备的合金表面粗糙度较差,需要进行额外的加工或后处理。在增材制造过程中被广泛研究的镍基高温合金包含IN625,Hastelloy X等固溶强化型和IN718,CM247LC,IN738LC等沉淀强化型高温合金。与传统的铸造和锻造方法相比,增材制造独特的逐层成型、快冷快热的制备过程带来了粗大的柱状晶粒组织和大量细小晶粒的独特...     

Zr 对 DZ38合金凝固行为和持久性能的影响(英文)

研究了普通定向凝固 DZ38高温合金中,Zr 含量对 DZ38合金凝固行为和持久性能的影响。结果表明,微量元素 Zr 严重影响合金的凝固偏析,Zr 含量超过0.03wt-%时,合金中γ+γ′共晶的析出最明显增加,合金偏析严重,因而降低了合金的初熔和终凝温度;降低 Zr 含量,合金的持久寿命明显提高,特别是无 Zr 合金的横向持久性能比普通 DZ38(含0.057wt-%Zr)合金提高一倍以上。     

球磨时间对镍基ODS合金拉伸性能的影响

研究了球磨时间对Y2O3氧化物弥散强化(ODS)镍基高温合金机械合金化和拉伸性能的影响.镍基高温合金采用机械合金化和热压烧结方法制备.镍基ODS高温合金粉末是在行星式球磨机上进行球磨.采用扫描电镜及X射线衍射分析了球磨时间对镍基ODS合金粉末形貌和物相的影响.研究结果表明,Y2O3氧化物弥散强化镍基高温合金机械合金化粉末尺寸随研磨时间的增加先增大后减小,8h粉末颗粒尺寸达到最大,之后粉末颗粒尺寸逐渐减小,28h后,镍基ODS合金粉末尺寸稳定且均匀.拉伸结果表明,采用研磨28h的合金粉末制备的镍基ODS合金具有最高的抗拉强度(1300MPa).     

定向凝固镍基高温合金的弹性各向异性

本文研究了定向凝固镍基高温合金DZ—3、DZ—9、DZ—17GWHF、DZ—4的不同取向(轴向)对其高温杨氏模量和剪切模量的影响。研究结果表明,在20—900℃温度区间定向凝固镍基高温合金具有明显的弹性各向异性。弹性模量E、G与定向凝固轴间夹角关系:E_(45)>E_(30)>E_(90)>E_(15)>E_0及G_(45)>G_(30)>G_(90)>G_(15)>G_0。最后,对过一变化规律进行了分析。