C和B的含量对K417G镍基高温合金的凝固行为和高温持久性能的影响

对不同C、B含量的K417G合金进行DTA分析、等温淬火实验和950℃/235 MPa持久性能测试,并观察其组织形貌,研究了C、B含量对K417G镍基高温合金的凝固行为和高温持久性能的影响。结果表明,在合金的凝固期间C含量影响碳化物的析出温度和初生碳化物的含量,且随着C含量的提高而提高;共晶组织的析出温度主要受B元素含量影响,且共晶含量随着B含量的提高而提高。合金在950℃/235MPa条件下持久变形期间其断裂机制为裂纹在晶界处萌生并沿晶界扩展,晶界处的MC型碳化物分解成富Cr的M₂₃C₆型碳化物而使晶界的稳定性降低;在合金成分范围内提高B元素含量能改善合金在高温变形期间的晶界强度,因此适当降低合金中的C含量和提高B含量有助于改善合金的高温持久性能。     

热轧态Inconel690合金中碳化物的溶解和析出

研究了热轧态690合金中碳化物的溶解和析出行为及其结构,结果表明:在热轧态合金中存在的碳化物多数沿晶界长条状分布,少量呈颗粒状分布于晶内,类型为M_(23)C_6.热轧态合金的晶界和晶内碳化物的完全固溶温度分别为1050℃、1080℃,在低固溶温度下未完全溶解的残余晶界碳化物直接导致后续TT处理晶界不再析出碳化物;将合金完全固溶处理后,在后续TT处理的晶界上会重新析出细小、半连续的碳化物.     

低磷GH169和常规GH169合金力学性能的对比研究

对国内生产的低磷GH169[s（P）＜0．001％]及常规GH169[w（P）0.008％～0．013％]变形合金锻件的力学性能进行了对比研究。结果表明，室温拉伸和高温拉伸强度未显现很大差异，然而低磷GH169合金反而显示出高温塑性特别是650℃／686MPa持久塑性的明显降低，且低磷合金在蠕变和疲劳／蠕变交互作用下的裂纹扩展速率皆高于常规合金，低磷合金的595℃／895MPa缺口周期持久寿命亦有降低的趋势。俄歇能谱分析表明，磷在晶界发生偏聚，透射电镜观察，发现低磷合金中的σ相的片状形式沿晶界析出，而磷含量提高使σ相的胞状形式沿晶界析出。     

Inconel 740H蠕变过程中晶界M23C6的粗化行为

为了解700℃超临界电站锅炉过/再热器用主要候选材料Inconel 740H晶界M_(23)C_6相在蠕变过程中的粗化行为,对通过真空感应熔炼和真空电弧重熔双联工艺制备的合金,在750℃/200 MPa条件下分别开展蠕变中断与蠕变断裂试验,并利用扫描电镜、透射电镜、能谱分析仪等测试方法对晶界M_(23)C_6相进行表征.采用Image-Pro Plus软件对相参量进行定量统计,进而分析其变化趋势.研究表明:在所研究温度、应力及时间范围内,随着蠕变时间的延长,晶界富Cr的M_(23)C_6相逐渐由粒状、短棒状发展成为长条、半连续的链状分布;粒子沿平行于晶界方向的长大速率明显高于沿垂直于晶界方向的长大速率,但二者的粗化均表现出尺寸三次方与时间之间呈线性关系的规律;相数量的增加与蠕变时间亦呈线性关系;与尺寸的粗化相比,相数量的增长较为缓慢,外加应力在一定程度上促进了M_(23)C_6的析出.     

FGH95粉末镍基合金的组织结构与蠕变断裂特征

通过对不同工艺处理FGH95合金进行组织形貌观察及持久性能测试,研究了组织结构对合金持久性能的影响规律。结果表明:经1150℃固溶和时效处理后,合金中有粗大γ′相在较宽的边界区域不连续分布,其周围存在γ′相贫化区;经1160℃固溶及时效处理后,合金中粗大γ′相完全溶解,在晶内弥散分布高体积分数的γ′相,并有粒状(Cr,Nb)23(C,B)6硼碳化合物在晶内及沿晶界不连续析出;经1165℃固溶和时效后,合金的晶粒尺寸明显长大,并有硬而脆的碳化物膜沿晶界连续析出。在650℃、1034MPa条件下,经1160℃固溶和时效合金具有较高蠕变抗力和较长持久寿命,蠕变期间的变形机制是位错以Orowan机制饶过γ′相、或位错剪切γ′相,其中晶界处不连续析出的粒状碳化物可有效阻碍位错滑移,是使合金具有较好蠕变性能的主要原因。蠕变后期,合金的变形特征是晶内发生单取向滑移,随蠕变进行位错在晶界处塞积,并引起应力集中,致使裂纹在晶界处萌生及扩展是合金的蠕变断裂机制。     

微量Hf对大角度晶界含Re双晶合金高温持久性能的影响

采用籽晶法制备含有大角度晶界(约20°)的双晶试板,通过分析不同Hf含量(质量分数:0%,0.4%)的含Re合金晶界处析出相、γ/γ′组织、晶界成分及1100℃/100MPa横向持久性能,研究Hf对晶界组织及高温力学性能的影响。结果表明:Hf显著提高了铸态合金大角度晶界处共晶和碳化物体积分数;热处理后,Hf显著抑制了晶界胞状再结晶组织的形成,含Hf合金的1100℃/100MPa横向持久寿命均显著提高。晶界持久性能与晶界析出相种类、形貌、含量和成分密切相关,而Hf元素在晶界未发现显著的偏聚。本研究对先进镍基单晶合金中晶界缺陷的评价及Hf元素晶界强化作用机制的认识具有一定的指导意义。     

Inconel 625合金中析出相演变研究进展

本文综述了Inconel 625合金析出相的析出与演变行为,重点介绍了该合金不同类型析出相包括γ′相、γ″相、δ相、Ni_2(Cr,Mo)相以及MC,M_6C,M_(23)C_6型碳化物和Laves相;阐明不同成形工艺、热处理及高温蠕变过程中析出相的析出与演化行为,论述不同类型的析出相对合金性能的影响;指出Inconel 625合金快速成形及焊接过程中产生裂纹的主要因素,并提出未来重要的发展方向是如何通过选择与控制相析出来进一步提高Inconel 625合金的热强性和热疲劳性能。     

一种GH4169镍基合金的组织结构与蠕变性能

通过对一种等温锻造GH4169镍基合金进行直接时效处理,蠕变性能测试及组织形貌观察,研究了该合金的组织结构与蠕变行为。结果表明,GH4169合金的组织结构由γ基体,γ′相、γ″相和δ相组成,且各相之间保持共格界面。测定出合金在660℃/700MPa条件下的蠕变寿命为123h。合金在680℃/700MPa的蠕变寿命为39h,在实验温度和应力范围内,计算出直接时效合金的蠕变激活能为588.0kJ/mol。合金在蠕变期间的变形机制是位错滑移和孪晶变形,其中,沿晶界析出的粒状碳化物,可抑制晶界滑移,是使合金具有较好蠕变抗力的主要原因。随蠕变进行,开动的滑移系中位错运动至晶界受阻,并塞积于该区域引起应力集中,当应力集中值大于晶界的结合强度时,可促使其在与应力轴垂直的晶界处发生裂纹的萌生与扩展,直至断裂,是合金在蠕变期间的断裂机制。     

激光表面重熔对高速钢显微组织的影响

采用CO_2连续波激光对W18Cr4V高速钢进行表面重熔处理。分析结果表明,经激光重熔后高速钢的显微组织明显细化,重熔层内的相构成为马氏体、奥氏体,过剩的δ铁素体和M_6C、M_(23)C_6型碳化物。枝晶内为孪晶马氏体和部分板条马氏体。枝晶间为富合金元素的奥氏体和M_6C碳化物,孪晶马氏体上沿孪晶面有M_(23)C_6碳化物共格析出。激光扫描速度增加、δ铁素体量增多,重熔层显微硬度下降。     

晶粒细化剂对K403合金返回料微观组织及持久性能的影响

目的 探索不同浇注温度下晶粒细化剂添加的有无对K403合金返回料微观组织及持久性能的影响,并建立合金的浇注工艺与微观组织和持久性能的关系.方法 通过调整浇注温度及晶粒细化剂的有无制备了8组合金,并进行了微观组织表征与高温持久性能测试.结果 晶粒细化剂的加入对K403合金的晶粒组织有细化作用,在较高浇注温度下的细化作用更为显著;晶粒细化剂的加入对碳化物的形貌、分布及尺寸没有明显影响;晶粒细化剂的加入使合金在1420℃和1460℃浇注温度下的持久寿命降低,1490℃和1520℃浇注温度下的持久寿命提高;不加晶粒细化剂、1420℃下浇注获得的合金具有最优持久性能.结论 建立了合金的浇注工艺与微观组织和持久性能的对应关系,并探寻了细化剂对合金持久寿命的影响机制:晶粒细化剂的加入配合较低的浇注温度获得了细晶组织,使晶界上的碳化物密度过高,晶界成为裂纹源,合金的持久寿命相比不添加晶粒细化剂较短;晶粒细化剂的加入配合较高的浇注温度获得了具有适中尺寸的晶粒,在一定的晶界强化作用下,合金的持久寿命相比不添加晶粒细化剂较长.     

铸造过热度和热处理对CoCrMo合金显微组织的影响

研究了CoCrMo合金普通壳型铸造工艺下过热度和高温固溶热处理对显微组织的影响。结果表明:CoCrMo合金在铸态下碳化物主要以大块状共晶状M23C6碳化物存在;随着过热度的增加,碳化物共晶团的尺寸增大,导致室温拉伸性能降低。CoCrMo合金经过高温固溶热处理后,大部分大块状共晶碳化物发生溶解和分解,以细小的颗粒状M23C6碳化物析出并均匀分布于基体,抗拉强度、屈服强度和伸长率得到很大的提高。均匀细小分布的碳化物有利于提高CoCrMo合金的室温拉伸性能。     

Ti-55511合金高温蠕变行为TEM分析

文章结合Ti-55511钛合金的高温工作环境进行了4组蠕变实验:400℃200MPa、400℃300MPa、500℃200MPa以及500℃300MPa。蠕变后,使用透射电镜实验观察了蠕变后样品的微观组织。结果表明:高温高应力状态下,位错攀移在蠕变过程中占主导地位;在高温低应力或低温高应力状态下,合金蠕变过程主导机制为位错滑移;当温度较低,应力相对较低时,合金蠕变过程中主导机制为晶界扩散机制。     

18Cr10NiNb耐热钢析出相的热力学计算和平衡相分析

将18Cr10NiNb耐热钢在650℃进行10,000h的时效试验,用扫描电镜和透射电镜分析了18Cr10NiNb奥氏体耐热钢的组织,通过热力学计算研究了500-1400℃碳、铌和氮含量的变化对平衡析出相的影响。结果表明:在18Cr10NiNb钢的时效过程中在晶内析出了富Nb的MX相,在晶界析出了富Cr的M_(23)C_6相。根据热力学计算,其平衡析出相为MX,M_(23)C_6和σ相。MX相和M_(23)C_6型碳化物的最高溶解温度分别约为1340℃和840℃。MX相的数量随C和Nb含量的提高而增加。σ相的数量随着C含量的提高而减少。添加0.2%的N元素后,MX相为含有N、Nb、Cr和少量C的复杂碳氮化物,且在其平衡组织中出现了Cr_2N相。     

1Cr12Ni2WMoVNb（GX—8）钢的回火转变研究

本文叙述了1Cr12Ni2WMoVNb(GX—8)钢的回火转变机制的研究结果。该钢经300℃回火析出Fe_3C型碳化物,400～500℃回火析出M_7C_3与M_2X,500～600℃回火析出M_2X和M_(23)C_6,600℃以上回火析出M_(23)C_6。由于在不同温度下回火,析出的碳化物类型、形态、数量和分布的不同,因而使钢具有不同的物理、力学和化学性能。     

GH4720Li镍基合金混晶组织对高温持久性能的影响

GH4720Li镍基合金具有优良的高温力学性能,被广泛地用于制造航空发动机热端部件。在实际生产过程中GH4720Li合金容易得到含有局部粗晶的混晶组织。利用高温持久实验和扫描电子显微镜技术,研究了680℃/830 MPa与730℃/530 MPa条件下混晶组织对GH4720Li合金持久性能的影响规律,结果表明680℃/830 MPa条件下合金的持久失效机制以晶内位错运动为主,持久寿命随着粗晶数量增加而缩短。混晶中的粗晶含量相同时,晶界滑移机制也会起到一定作用,粗晶尺寸增大可以有效延长持久寿命。730℃/530 MPa条件下合金的持久失效机制以晶界滑移机制为主,持久寿命随着粗晶数量增加而延长。混晶中的粗晶含量相同时,持久寿命随着粗晶尺寸增大而缩短。     

热等静压及恢复热处理工艺对DZ125蠕变损伤的影响

选用4种不同参数的热等静压及恢复热处理工艺对DZ125蠕变损伤试样进行显微组织演化的研究,并进行力学性能评价。结果表明:DZ125合金经预持久损伤实验后,显微组织出现了γ′相退化、蠕变孔洞形成等,但是碳化物没有出现由MC型向M_(23)C_6及M6C型分解。此外,热等静压的温度在孔洞愈合过程中作用显著,1200℃及1250℃温度下分别出现了γ′同心筏排结构及合金的初熔现象。同时,通过选取合适的热等静压参数,可以避免内部再结晶的产生。合理的热等静压及恢复热处理工艺可以改善蠕变损伤的显微组织,并使其显微硬度达到原始态水平,且持久寿命得到提高。     

GH141合金的高温拉伸及持久性能

研究了热处理对GHl41合金760℃拉伸及900℃／170MPa持久性能的影响及合金显微组织与高温力学性能之间的关系。结果表明，GH141合金的760℃屈服强度σ0.2^760与晶粒平均直径D之间仍符合Hall—Petch关系；γ′强化机制可用位错切绕转换模型描述；晶界碳化物的种类、数量和尺寸对合金的持久寿命影响显著；晶内强度与晶界强度的合理匹配也是获得高持久寿命的重要因素。     

超超临界电站用镍铁基高温合金TCP相和碳化物相析出的热力学计算

利用材料相图与性能模拟计算软件JMatPro,研究了难熔元素W,Mo,Nb和Fe含量的变化对一种新型镍铁基高温合金拓扑密排相(TCP)和碳化物相析出及高温性能的影响。结果表明:新型镍铁基高温合金晶内强化相为γ′相,晶界为M23C6碳化物;在合金中添加Mo,W,Nb均可提高合金的持久强度和屈服强度;增加合金中Mo,Nb,Fe的含量会提高Laves相和σ相的析出温度;为避免在长期服役过程中合金析出较多的TCP相,在合金中添加不超过0.6%(质量分数,下同)的Nb或不超过1%的Mo和W,以使TCP相的析出温度尽可能低于使役温度。     

基于微观组织演化的P91钢长时蠕变寿命预测

通过对P91耐热钢在高温长时蠕变过程中微观组织演化行为的综合考察,探讨了影响其长时蠕变寿命的主要因素,其中包括强化相(M_(23)C_6、MX)与析出相(Laves、Z相)的粗化现象以及和位错间的交互作用等。在此基础上,通过对蠕变幂率本构方程中耦合相应内应力参量,并结合Monkman-Grant方程,从微观组织演化的角度建立了P91耐热钢长时蠕变寿命预测模型。最后利用该模型对873K(600℃)时的P91耐热钢的相关蠕变寿命进行了预测,结果显示其计算数值与实验数据吻合较好,从而进一步表明基于微观组织演化的预测模型在P91耐热钢长时蠕变寿命的研究中具有重要意义。     

奥氏体热作工具钢的析出与强化

透射电镜(TEM)分析表明,奥氏体热作工具钢的强化相为晶内析出的MC,它与基体存在严格的晶体学取向关系:(111)_(MC)//(111)γ,[110]MC//[110]γ。在700℃时效,MC质点主要在基体中的空位上形核和长大;在800℃时效,MC质点同时在位错网和空位上形核和长大。晶界上存在两种碳化物:M_(23)C_6和M_7C_3。在700℃时效,M_(23)C_6与基体没有取向关系,而在800℃时效,这种碳化物与基体的取向关系为:(111)M_(23)C_6//(111)γ,[110]M_(23)C_6//[110]γ。