定向凝固方法对叶片类DZ125高温合金铸件显微组织及晶体取向的影响(英文)

对应用液态金属冷却(LMC)和高速凝固(HRS)方法制备的叶片状高温合金铸件的铸态组织进行了研究,以比较2种定向凝固方法的优缺点。分别对沿铸件凝固方向不同截面位置处的晶粒取向、一次枝晶间距和γ′相尺寸进行了分析。结果表明,对于HRS铸件的中部截面,枝晶的<001>方向偏离铸件轴向的最大角度在抽拉速率由40μm/s提高至110μm/s的过程中不断减小。在70μm/s的抽拉速度下,LMC铸件中部截面处的中心区域内晶粒的最大偏离角度要大于HRS铸件的相应位置处的偏离角,但是晶粒的整体取向却呈现较HRS铸件更集中的趋势。铸件顶部截面处的枝晶组织比中部截面处要粗大,这种现象在HRS铸件中更严重。γ′相尺寸在铸件由叶身位置凝固至平台位置的过程中不断粗化。但当抽拉速率高于70μm/s时,叶身位置和平台位置之间γ′相尺寸之间的差异在LMC铸件中更小。     

不同拉速对变截面DZ417G高温合金定向凝固组织的影响

采用变截面形状的坩埚,研究DZ417G高温合金在不同拉速下定向凝固组织的变化情况,发现在低于150μm/s的拉速下,变截面对凝固组织影响很小,凝固组织生长具有良好的延续性,变截面处杂晶的形成起源于小截面段枝晶尖端破碎从而产生杂晶,截面变大时促进了杂晶的生长;在250μm/s的拉速下,变截面处存在足够大的横向温度梯度,凝固组织在变截面处产生杂晶。     

试样截面尺寸变化对高温合金DZ125定向凝固组织的影响

采用截面变化的DZ125高温合金试样进行液态金属冷却定向凝固,抽拉速率为25μm／s、50μm／s、100μm／s和500μm／s,获得了截面变化前后的稳定组织以及截面变化区的组织演变。结果表明,当凝固顺序由大截面向小截面时。一次枝晶间距变窄,抽拉速为500μm／s,枝晶生长方向发生偏转。随着试样比表面积的增大,一次枝晶间距减小。由于截面的变化,组织的演化是一个渐变的过程,不同的冷却速率和凝固顺序都影响着组织的演化过程。     

热机械加工对Al-12.2Zn-3.3Mg合金组织与性能的影响

对Al-12.2Zn-3.3Mg合金进行了等通道转角挤压、热压缩、固溶和时效处理,研究了不同方向热压缩对合金X、Y和Z方向不同截面显微组织、硬度、电导率和抗晶间腐蚀性能的影响。结果表明,Z向热压缩得到的X方向尺寸小于10μm的晶粒约占55.3%,平均晶粒尺寸为11.7μm;而Y方向热压缩得到的X方向尺寸小于10μm的晶粒约占78.2%,平均晶粒尺寸为4.4μm;沿着Z和Y方向进行热压缩后X方向的高角度晶界的比例均明显高于低角度晶界的;Y方向热压缩得到的合金试样的电导率均略高于同方向上的Z方向热压缩试样;不同方向热压缩条件下X、Y和Z方向的抗晶间腐蚀性能相当,抗晶间腐蚀等级均为3级。     

炭/炭复合材料耐烧蚀W涂层

采用等离子喷涂技术成功在坯体密度为1.8 g/cm~3炭/炭复合材料上面制备厚度为1.2 mm与基体结合良好的较致密的W涂层的试样。利用氧乙炔焰分别测试其在30 s、60 s、90 s和120 s下的烧蚀性能。结果表明:试样的质量烧蚀率和线烧蚀率均随时间的增加而增加。其中,最大质量烧蚀率和线烧蚀率分别为7.8μg/s和3.5μm/s。XRD、SEM分析表明:在烧蚀中心区,涂层试样的烧蚀以升华分解为主,同时,还伴有氧化烧蚀和微区机械剥蚀;在烧蚀过渡区,涂层的烧蚀机制以热氧化和燃气冲刷为主;而在烧蚀边缘区,涂层的烧蚀则主要表现为弱氧化烧蚀。     

冷却速率对12Cr铁素体钢显微组织的影响

以12Cr铁素体钢为研究对象,通过高频感应炉熔炼获得3种冷却速率(5、0.5和0.05℃/s)铁素体钢的铸态试样,研究了冷却速率对该材料相组成和显微组织的影响。结果表明:冷却速率在0.5～5℃/s,12Cr铁素体钢基体组织为铁素体。随着冷却速率的减小,晶粒尺寸逐渐增大,晶界析出碳化物逐渐粗大,晶内析出的针状碳化物趋于细小弥散。在冷却速率为5℃/s时,晶界碳化物呈树枝状,宽度约为1μm;冷却速率低于0.5℃/s时,晶界碳化物呈网状,宽度大于4μm;冷却速率减小到0.05℃/s时,晶粒内出现近球形碳化物。     

Effect of Cooling Rate on Microstructure Formed During Sofidification of 12Cr Ferritic Steel

以12Cr铁素体钢为研究对象,通过高频感应炉熔炼获得3种冷却速率(5、0.5和0.05℃/s)铁素体钢的铸态试样,研究了冷却速率对该材料相组成和显微组织的影响.结果表明:冷却速率在0.5～5℃/s,12Cr铁素体钢基体组织为铁素体.随着冷却速率的减小,晶粒尺寸逐渐增大,晶界析出碳化物逐渐粗大,晶内析出的针状碳化物趋于细小弥散.在冷却速率为5℃/s时,晶界碳化物呈树枝状,宽度约为1μm；冷却速率低于0.5℃/s时,晶界碳化物呈网状,宽度大于4μm；冷却速率减小到0.05℃/s时,晶粒内出现近球形碳化物.     

Effect of Directional Solidification Methods on the Cast Microstructure and Grain Orientation of Blade Shaped DZ125 Superalloy

对应用液态金属冷却(LMC)和高速凝固(HRS)方法制备的叶片状高温合金铸件的铸态组织进行了研究,以比较2种定向凝固方法的优缺点。分别对沿铸件凝固方向不同截面位置处的晶粒取向、一次枝晶间距和γ′ 相尺寸进行了分析。结果表明,对于HRS铸件的中部截面,枝晶的<001>方向偏离铸件轴向的最大角度在抽拉速率由40 μm/s提高至110 μm/s的过程中不断减小。在70 μm/s的抽拉速度下,LMC铸件中部截面处的中心区域内晶粒的最大偏离角度要大于HRS铸件的相应位置处的偏离角,但是晶粒的整体取向却呈现较HRS铸件更集中的趋势。铸件顶部截面处的枝晶组织比中部截面处要粗大,这种现象在HRS铸件中更严重。γ′ 相尺寸在铸件由叶身位置凝固至平台位置的过程中不断粗化。但当抽拉速率高于70 μm/s时,叶身位置和平台位置之间γ′ 相尺寸之间的差异在LMC铸件中更小     

定向凝固速度对Mg-Ag-Zn合金导热率的影响（英文）

制备铸态Mg-1Ag-Zn,Mg-3Ag-Zn和Mg-5Ag-Zn合金试样,并计算其导热率。随着Ag含量的增加,铸态合金试样的导热率减小。再将其铸态合金的试样以3种不同的定向凝固速率(V=25μm/s,V=50μm/s,V=75μm/s)制备成定向凝固试样,计算其定向凝固试样的导热率。结果显示:随着定向凝固速率的增加,合金的导热率降低。合金中溶质元素的含量与定向凝固速率是影响导热率的重要因素,这2个因素可以增强电子和声子的散射过程,减少自由行程,最终降低合金的导热率。     

抽拉速率对Ti-47Al-3Nb-0.3Si定向凝固组织的影响

采用电阻加热定向凝固炉对Ti-47Al-3Nb-0.3Si合金在抽拉速率为5、15、50、100 μm/s下进行定向凝固试验,并观察和分析不同抽拉速率下的固液界面形貌、过渡区和定向生长区凝固组织.结果表明,抽拉速率为5 μm/s时,固/液界面以胞状界面向前推进,抽拉速率在15～100 μm/s时,固/液界面以树枝状向前推进,且随着抽拉速率的增大,一次枝晶间距减小.当抽拉速率为5～50 μm/s时,片层组织与生长方向夹角为45°,当抽拉速率增加到100μm/s时,片层组织与生长方向基本垂直.利用扫描电镜背散射观察定向生长区形貌发现,抽拉速率等于或大于15 μm/s时,在柱状晶内部或晶界处形成胞状Al偏析,且出现共晶γ相及Ti5(Si,Al)3相.     

抽拉速度对高温合金DZ125定向凝固中缩松的影响

研究了不同抽拉速度下镍基高温合金DZ125定向凝固试样中显微缩松的分布、变化规律.结果表明,在一定抽拉速度范围内(≤100μm/s),随抽拉速度增加,定向凝固试样中缩松水平降低.v=50μm/s时试样中缩松水平约为v=5μm/s时缩松水平的10%,v=100μm/s时试样中的缩松水平约为v=50μm/s时缩松水平的70%～90%.随抽拉速度增大,一次枝晶间距和二次枝晶间距减小,枝晶发生细化,抽拉速度对缩松水平的影响主要由枝晶间距的变化引起.     

SiC涂层对C/C复合材料高温氧乙炔焰烧蚀性能影响

采用化学气相反应法在C/C复合材料表面制备抗氧化SiC涂层,借助X射线衍射仪、扫描电镜及能谱等分析手段,研究涂层的结构;通过氧乙炔焰烧蚀试验考察SiC涂层对C/C复合材料高温耐烧蚀性能影响。结果表明:SiC涂层可明显提高C/C复合材料的高温短时耐烧蚀性能,经过20 s的高温氧乙炔焰烧蚀后,C/C复合材料试样的线烧蚀率和质量烧蚀率分别为13μm/s和6.6 mg/s,SiC涂层试样的线烧蚀率和质量烧蚀率分别为22μm/s和0.5 mg/s;在烧蚀中心区,涂层试样的烧蚀以升华分解为主,同时还伴有氧化烧蚀和微区机械剥蚀;在烧蚀过渡区,涂层的烧蚀机制以热氧化和燃气冲刷为主;而在烧蚀边缘区,涂层的烧蚀则主要表现为弱氧化烧蚀。     

工业纯铁内部穿晶疲劳微裂纹的扩散愈合过程

采用对称拉压低周疲劳方法在轴对称工业纯铁试样中引入了临界长度约为30μm，穿越铁素体晶界的内部微裂纹，随后在1173K温度下对试样分别进行2和5h的真空加热处理，结果表明，随保温时间的延长，穿晶疲劳微裂纹扁椭圆型的二维纵剖面首先在表面扩散与晶界扩散的耦合作用下在晶界处分隔为两部分，随后在表面扩散单独作用下演化为由多个球形空洞组成的球洞串截面形态，由于晶界在退火过程中的迁移运动，晶界上裂纹演变形成的空洞最终被遗留在晶粒内部，建立了体扩散控制下的晶粒内部空洞的收缩模型，与实验观察结晶对比表明，该模型能够很好地预测晶内空洞的收缩愈合过程。     

定向凝固Ti—43Al—3Si合金的组织演化规律Ⅰ.初始过渡区组织演化规律

对Ti-43Al-3Si(原子分数,%)合金在3-100μm/s的生长速度下进行了系统的定向凝固实验.研究了生长速度对固/液界面形态及初始过渡区组织演化规律的影响.合金在3-60μm/s的生长速度范围内均以胞晶形态生长,胞晶间距随着生长速度的增大而减小;当生长速度达到90μm/s时,开始出现枝晶生长.在定向凝固初始启动阶段,存在清晰的热过渡区,热过渡区内Ti5Si3相分布及过渡区组织与定向凝固区组织的关联性对于籽晶材料的引晶效果有重要影响.生长速度在10μm/s以内时,热过渡区内Ti5Si3相分布连续,且热过渡区组织与定向凝固区组织的关联性好,有利于该合金的引晶.     

微米级选区激光熔化316L不锈钢拉伸变形中Σ3n特殊晶界的分布

利用电子背散射衍射(EBSD)技术研究了微米级选区激光熔化制备316L不锈钢横向拉伸试样和法向拉伸试样在8%、18%和28%拉伸应变下的晶界特征分布.结果表明,随着拉伸应变的增加,横向试样和法向试样的Σ3晶界比例显著增加,Σ9+Σ27晶界比例明显降低.Σ3晶界有效隔断了一般大角度晶界的贯通性.通过微矩形截面法对Σ3特殊晶界的共格/非共格特征进行测定,其中,横向试样在18%拉伸应变下以Σ3_IC为主,约占60%,而法向拉伸试样在同样条件下以Σ3_C为主,约占73%.进一步分析指出,非共格Σ3_IC晶界的迁移并与Σ9晶界的汇合是促进拉伸应变过程中Σ3特殊晶界比例升高的原因.     

定向凝固速度对Mg-wt%Ag-Zn合金导热率的影响

制备铸态Mg-1Ag-Zn, Mg-3Ag-Zn 和 Mg-5Ag-Zn合金试样,并计算其导热率。随着Ag含量的增加,铸态合金试样的导热率减少。再将其铸态合金的试样以三种不同的定向凝固速率（v=25μm/s, v=50μm/s, v=75μm/s）制备成定向凝固试样,计算其定向凝固试样的导热率。结果显示：随着定向凝固速率的增加,合金的导热率降低。合金中溶质元素的含量与定向凝固速率是影响导热率的重要因素,这两个因素可以增强电子和声子的散射过程,减少自由行程,最终降低合金的导热率。     

供应态LY12CZ铝合金在超塑性形变中晶界形态的研究

采用光学显微镜、扫描电镜和透射电镜对未经任何预处理、晶粒尺寸为19μm～21μm之间的供应态LYl2CZ铝合金超塑性形变中晶界形态进行了观察、分析。结果表明，此状态下的铝合金在超塑性变形过程中晶界宽度和形态会发生改变。在较大伸长率的条件下，晶界出现宽边化和圆弧化。在超塑性变形过程中形成的宽边晶界属于介稳状态的界面，在高温下短时间保温，宽边晶界会发生晶化，变成细小的普通晶界。试样在超塑性变形时产生的伸长率与晶界宽度有密切联系。在此次试验中超塑性伸长率大的试样其晶界宽度在2．1μm～2．7μm之间。     

X90高强管线钢母材及焊缝的冲击韧性

利用OM、SEM、TEM、EDS、EBSD及Charpy冲击实验对试制的X90钢级螺旋埋弧焊管母材和焊缝冲击断口形貌、近断口区微观组织特征、夹杂物成分、晶粒取向特征、大/小角度晶界占比及低温冲击韧性进行了研究。结果表明,在-10℃下,母材平均冲击功值达314 J,焊缝仅为157 J,母材冲击韧性远优于焊缝。母材试样近断口区显微组织为细小针状铁素体(FAF)+板条贝氏体(LB)+多边形铁素体(QPF)+少量M-A组元,M-A组元呈颗粒状,平均粒径约0.3μm,有效平均晶粒尺寸为2.3μm,大角度晶界比列为91.04%;焊缝试样近断口区组织为AF+QPF+M-A组元+少量先共析铁素体(PF),M-A组元弥散分布,形态多样,平均尺寸1.0~2.0μm,有效平均晶粒尺寸为3.5μm,大角度晶界比列为80.4%。晶粒尺寸粗大、大角度晶界占比偏低和大尺寸尖角型M-A组元是导致焊缝冲击韧性差的主要原因,而大尺寸密集型夹杂物分布使焊缝有更差的冲击韧性。     

冷轧变形量和退火制度对超快速加热下5083铝合金晶粒尺寸的影响

利用Gleeble-3500热模拟系统和电子背散射衍射(EBSD)技术对5083铝合金的超快速退火组织演变规律进行研究,探讨了快速加热速度、退火温度及冷轧变形量对5083铝合金晶粒尺寸的影响。结果表明,5083铝合金经80%的冷轧变形后分别以25、250、500℃/s的加热速度升温至450℃保温3s后以40℃/s冷却时,平均晶粒尺寸随加热速度的增加由7.43μm细化至4.98μm。5083铝合金经80%冷轧变形后在不同退火温度(350、400、420、450和500℃)下进行超快速退火(加热速度500℃/s,保温时间3 s,冷却速度40℃/s)后,所得晶粒尺寸先减小再增大,在420℃退火时,晶粒尺寸达到最小,为4.82μm。再结晶晶粒尺寸受晶界迁移速率和形核率的耦合作用,在350~420℃超快速退火时,由于快速加热使形核率急剧增大,而形核温度较低,使晶界迁移速率较小,导致晶界迁移速率小于形核率,因而再结晶晶粒尺寸由5.23μm细化至4.82μm;在420~500℃超快速退火时,形核温度变高,晶界迁移速率快速增大,则晶界迁移速率大于形核率,使合金晶粒由4.82μm粗化至6.20μm,420℃是5083铝合金晶界迁移速率和形核率之间竞争的一个临界点。5083铝合金经50%、60%、71.4%、80%和87.5%的冷轧变形后以500℃/s的超快速加热速度升温至450℃保温3 s后以40℃/s冷却,所得平均晶粒尺寸分别为7.94、6.82、6.03、4.98和4.84μm,随轧制变形量的增大晶粒尺寸减小,但是冷轧制变量达到80%以后再进行超快速退火晶粒尺寸减小不明显。     

Pb-30%Bi包晶合金定向凝固的两相微观组织研究

对Pb-30%Bi包晶合金进行定向凝固试验,研究了在不同生长速率、不同试样直径条件下获得的两相微观组织,并对其组织的形成及微观组织尺度进行分析。试验结果表明,当生长速率V由1μm/s逐渐增大到100μm/s时,微观组织经历胞状初生α相+胞间包晶β相到枝晶状α相+枝晶间β相微观组织的转变。当生长速率V≤0.5μm/s时,在小直径(1.8 mm)试样中发现不完全带状组织,而在大直径(7 mm)试样中却得到了振荡组织。同时发现,初生α相的一次枝晶间距λ与凝固速率V之间存在λV0.16=241.0μm1.16s-0.16的关系,这与Hunt模型和Trivedi模型较好地吻合。