铸造镍基高温合金M963的显微组织研究

研究了经 16 5 0℃高温熔体处理后的铸造镍基高温合金M96 3在铸态和热处理态的显微组织 ,测定了其室温和高温拉伸性能。结果表明 ,M 96 3合金在铸态下具有良好的塑性 ,组织由γ固溶基体、γ 析出相及分布在枝晶间的γ +γ 共晶和细小骨架状MC碳化物组成 ;经 12 10℃× 3 5h空冷处理后 ,沿晶界、枝晶界析出方块状M6C碳化物 ,在晶内析出针状M6C碳化物 ,导致拉伸性能尤其是高温拉伸性能显著降低。     

B、P对超超临界燃煤发电机组汽轮机用高温合金GH2107组织和性能的影响

研究了B、P对一种新型700℃超超临界燃煤发电汽轮机用镍铁基变形高温合金GH2107微观组织及力学性能的影响。结果表明：合金中的析出相主要为γ′相、M3B2硼化物、MC和M23C6碳化物。B抑制合金中M23C6的析出和长大,阻止晶界粗化,并通过提高晶界结合力和阻碍晶间裂纹萌生来强化合金。P促进M23C6析出和长大,助长晶界粗化,但是P能抑制裂纹在试样表面萌生和扩展,P原子团还会阻碍晶界滑动与位错滑移。室温下,B、P对晶界的强化作用较弱,晶界为薄弱区,而在高温下,B、P对晶界起到了很好的强化作用。当B含量过高时,将与P产生竞争偏析,降低合金的拉伸强度和持久寿命。     

Re对一种定向凝固镍基高温合金微观组织的影响

采用SEM,EPMA和TEM等技术对不含Re(0Re)和含2%Re(2Re)的定向柱晶高温合金铸态和热处理态组织进行了系统的研究.结果表明:Re促进了铸态共晶外围和晶界上m相的析出;合金热处理后,Re明显促进了MC碳化物周围和晶界上相的析出,0Re合金MC碳化物周围只有少量的M6C相析出,晶界上有细小的M23(C,B)6硼碳化物析出,而2Re合金MC碳化物周围和晶界上都有大量块状m相析出,m相的析出促进了g′包层的形成.0Re合金中B元素明显偏聚于晶界,而2Re合金中B元素分布相对比较均匀.并对热处理过程中m相的析出机制进行了深入分析.     

一种镍基高温合金蠕变过程中碳、硼化物的演变行为及结构表征

通过对一种镍基铸造K417G高温合金进行760℃/645 MPa、900℃/315 MPa和950℃/235 MPa 3种条件下的蠕变性能测试,并采用扫描电镜、透射电镜等实验方法对蠕变后高温合金微观组织进行表征,分析不同条件下的蠕变机理,并对比分析蠕变前后合金中碳、硼化物的形态、分布、晶体结构,研究不同蠕变温度和应力条件对碳、硼化物析出和演变行为的影响,并揭示碳、硼化物对镍基高温合金不同条件下蠕变性能的影响。结果显示,K417G高温合金的蠕变寿命随着蠕变条件由760℃/645 MPa向900℃/315 MPa和950℃/235 MPa转变先升高后降低。760℃/645MPa下,蠕变裂纹产生于MC型碳化物的碎裂;900℃/315 MPa下,蠕变裂纹一部分产生于晶界,另一部分产生于MC型碳化物碎裂;950℃/235 MPa下,蠕变裂纹全部产生于晶界。在760℃/645 MPa下,MC型碳化物不分解,晶界没有析出细小碳、硼化物;900℃/315 MPa下,MC型碳化物分解产生M23C6型碳化物,晶界析出细小均匀分布的M23C6型碳化物和M3B2型硼化物;950℃/235 MPa下,晶界M23C6型碳化物和M3B2型硼化物长大,呈条状分布。     

固溶冷却速度对GH4586合金组织及850℃拉伸性能的影响

采用不同的热处理制度,研究了固溶冷却速度对GH4586合金组织和850℃拉伸性能的影响.研究表明,固溶冷却速度快,抑制了γ＇相的析出,时效后γ＇相尺寸在最佳尺寸范围内,M23C6碳化物沿晶界连续析出,合金高温拉伸强度高塑性低;反之冷却速度慢,γ＇相在固溶过程中大量析出,导致时效后γ＇相尺寸过大,而碳化物呈颗粒状断续分布在晶界上,合金高温拉伸强度低,塑性高.固溶分段冷却可以使GH4586合金获得合适的显微组织及高温拉伸性能.     

新型定向凝固高温合金DZ68中的碳化物

用扫描电镜、透射电镜和电子探针等研究一种新型定向高温合金DZ68中的碳化物。结果表明,铸态DZ68合金碳化物主要是MC型,以汉字状和块状分布于晶内和晶界。热处理态DZ68合金碳化物是MC型和M23C6型,其中MC型碳化物以颗粒状和短棒状在晶界和晶内分布;而M23C6呈针状在晶内和颗粒状在晶界析出。     

FGH96合金中γ′和碳化物相平衡计算

利用热力学计算软件Thermo-Calc及相应的Ni基数据库对FGH96粉末高温合金中可能析出的平衡相进行计算,并分析元素含量在允许范围内的波动对主要析出相γ′和碳化物析出行为的影响。结果表明:FGH96合金析出的平衡相有γ′、MC、M23C6、MB2、M3B2和TCP相。Al、Ti和Nb含量的增加会显著提高γ′相的固溶温度及析出量;合金中碳化物的析出量及MC的析出温度主要受到碳含量的影响,Al和Nb含量的变化对碳化物的析出温度有着显著影响,其中Al含量的影响尤为明显。     

热加工过程中Ni基变形高温合金析出相的演变规律

变形高温合金在热加工过程中的相析出行为是影响合金抗拉强度的重要因素之一。本实验对GH4738合金在热加工过程中不同阶段的 MC,M23C6,γ′相三种析出相进行跟踪研究。析出相在热加工过程中不同阶段的表现：（1）合金坯料中的主要析出相为初生MC碳化物和初生γ′相。（2）合金经热变形后,初生MC碳化物发生部分分解并析出纳米级晶内次生MC碳化物和少量晶界次生M23C6碳化物,同时析出次生γ′相。（3）合金经热处理后,初生MC碳化物进一步分解直至完全溶解,进而纳米级晶内次生MC碳化物转变为大量酒瓶状晶内次级M23C6碳化物,同时γ′相接近于完全析出,但γ′相会有小幅度的长大。     

Ni-Cr-W基高温合金二次M23C6析出行为

采用差示扫描量热法(DSC)、扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)系统研究了Ni-Cr-W基高温合金二次M23C6的析出行为。结果表明,合金中二次M23C6的析出温度范围为648～1147℃,当温度高于1160℃时M23C6发生固溶;初生M6C在1349℃发生分解;合金在1400℃时完全熔化。由于时效温度不同,合金中析出两种不同形貌的M23C6。在较低温度时(655～900℃)粗大片层状M23C6在晶界析出;在900℃以上M23C6的形貌由片层状转变为不连续颗粒状。降温速率对M23C6的析出形貌产生一定影响;同时,降温过程中晶界上不连续颗粒状M23C6的析出是导致弯曲晶界形成的主要原因。     

单晶高温合金DD6再结晶晶界析出相特征及其形成机制

对单晶高温合金DD6进行表面吹砂处理,然后进行固溶与时效真空热处理,采用SEM,TEM,EPMA和Thermo-Calc的方法研究了单晶合金DD6再结晶晶界析出相的特征及其形成机制.结果表明,经过吹砂处理的DD6合金在固溶与时效热处理过程中发生再结晶.再结晶晶界出现析出相,分析表明析出相为M_6C碳化物,该碳化物呈粒状析出,尺寸约为0.5μm,数量极少,富含W,Re和Mo,且Cr,Nb和Co的含量与合金名义成分差别不大,而Al,Ta和Ni含量较低.由于再结晶晶界上C元素的聚集效应,C原子在晶界上达到一定浓度后即与一定数量的W,Mo等μ相形成元素发生相变反应,抑制了合金析出μ相的倾向.又因为DD6合金W含量较高,而Cr含量较低,抑制了M_(23)C_6碳化物,有利于析出M_6C碳化物.     

GH80A组织特征及平衡相析出行为的热力学计算分析

采用高分辨扫描电镜、物理化学相分析、X射线衍射等手段对实验GH80A合金热处理态的微观组织特征进行了定性和定量分析。结果表明,合金晶界分布有M7C3、M23C6两种碳化物,有效强化晶界,晶内弥散分布有γ’强化相,有效提高合金的高温强度;此外,采用Thermo-Calc热力学计算软件和Ni基数据库,对GH80A平衡析出相和非平衡凝固过程进行了模拟计算,并分析了合金元素Al、Ti对γ’相,C对MC、M7C3、M23C63种碳化物析出量和析出温度的影响。     

碳和氮元素对高强度奥氏体焊缝组织和性能的影响

采用扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)等分析研究了碳、氮元素对奥氏体焊条熔敷金属组织和性能的影响.结果表明,随着碳含量的增加,熔敷金属晶界上M23C6碳化物析出物逐渐增多,析出颗粒增大,虽然熔敷金属的抗拉强度有所提高,但韧性明显降低,碳含量增加到一定程度后,对强度的影响趋于平缓,但对晶界碳化物的数量和尺寸仍然有强烈的促进作用,韧性持续降低,耐晶间腐蚀性能大大降低.随着氮含量的增加,抗拉强度呈持续上升趋势,同时韧性仍能保持在较高水平,晶界上析出碳化物少,抗晶间腐蚀性能良好.     

时效温度对0Cr15Ni70Ti3AlNb合金组织和性能的影响

采用相分析、SEM、万能拉伸试验机等手段,研究了不同时效温度对0Cr15Ni70Ti3AlNb合金组织和性能的影响。结果表明:0Cr15Ni70Ti3AlNb合金在不同的时效温度下析出相有MC相、M23C6相和γ′相。MC和M23C6碳化物在650、670、690℃时的含量基本保持不变。随着时效温度的升高,γ′相的含量和尺寸不断增加。时效温度从650℃升高到720℃,γ′相质量分数由4.971%增加至10.744%,γ′相晶粒尺寸由11.0 nm增大到38.8 nm。在650℃保温14 h后,基体内部析出细小的球状γ′相,当时效温度为750℃时,合金内部出现链状的γ′相,当时效温度为810和840℃时,合金中存在方形的γ′相。随着时效温度的升高,合金室温抗拉强度和屈服强度呈现先增高后减小的趋势,当时效温度高于750℃后,室温抗拉强度和屈服强度均迅速下降,时效温度为720℃时,合金的冲击韧性值最小。     

C-HRA-3耐热合金850 ℃持久性能及组织特征

研究了C-HRA-3耐热合金在850 ℃持久试验过程的碳化物特征。结果表明:当持久应力为120 MPa时,持久寿命为37.8 h,主要析出相包括M₂₃C₆相和Ti(C, N)相,高应力状态下,M₂₃C₆相沿变形带析出。当持久应力为80 MPa时,持久寿命延长至491 h,晶界处M₂₃C₆相部分回溶,导致晶界特征不明显,同时细小M₂₃C₆相重新析出,晶内析出的Ti(C, N)相尺寸增加。不同应力下试样的断裂方式均为沿晶断裂,裂纹源优先在尺寸较大的析出相(M₂₃C₆和Ti(C, N))周围萌生,导致伸长率随持久寿命延长而减小。     

焊接热循环对Ni-Fe基合金高温力学性能的影响

采用焊接热模拟试验,分析了焊接热循环对一种700℃超超临界火电机组高温部件候选材料——Ni-Fe基高温合金组织和高温性能的影响.结果表明,焊接热循环过程使合金中γ'相以及MC碳化物大量固溶.700℃持久试验中HAZ试样在400 MPa的持久断裂时间低于母材,300和350 MPa的持久断裂时间与母材相当.随着持久试验进行,HAZ组织中的晶界逐渐析出M₂₃C₆,晶内重新析出大量γ'相,使HAZ的持久性能逐渐恢复.高温焊接热循环使MC发生部分溶解,为M₂₃C₆在后续持久试验时效中的析出提供了C元素.     

热处理对G3合金微观组织的影响

借助光学显微镜、透射电子显微镜和扫描电子显微镜研究了热处理温度对G3合金微观组织的影响。结果表明,在1120～1180℃温度区间,随着固溶处理温度升高G3合金的晶粒尺寸由5.41级增大为4.18级;经不同温度时效处理后,合金中析出相的种类和分布形态有显著差别。经700℃×50 h时效,合金中晶界上的主要析出相为M23C6相,呈网状,晶内为弥散、细小的TiN和σ相,两者有复合析出现象。经800℃×50 h时效,合金中晶界处的析出相仍然是M23C6相,晶内析出的M6C相呈叶片状,成片分布在晶内。经900℃×50 h时效,合金中晶界处析出的主要是M6C相而不是M23C6相,晶内有大量纳米级的第二相颗粒与位错相互作用。     

Microstructural evolution of a Ni-based superalloy (617B) at 700 °C studied by electron microscopy and atom probe tomography

We report on the microstructural evolution of a polycrystalline Ni-based superalloy (Alloy 617B) for power plant applications at a service temperature of 700 °C. The formation of secondary M₂₃C₆-carbides close to grain boundaries (GBs) and around primary Ti(C,N) particles is observed upon annealing at 700 °C, where γ′ is found to nucleate heterogeneously at M₂₃C₆ carbides. Using atom probe tomography, elemental partitioning to the phases and composition profiles across phase and grain boundaries are determined. Enrichments of B at γ/M₂₃C₆ and γ′/M₂₃C₆ interfaces as well as at grain boundaries are detected, while no B enrichment is found at γ/γ′ interfaces. It is suggested that segregation of B in conjunction with γ′ formation stabilizes a network of secondary M₂₃C₆ precipitates near GBs and thus increases the creep rupture life of Alloy 617B. Calculations of the equilibrium phase compositions by Thermo-Calc confirm the chemical compositions measured by atom probe tomography.     

元素V对奥氏体焊缝金属晶间腐蚀敏感性的影响

采用透射电镜(TEM)分析技术研究了1Cr19Ni23N焊条熔敷金属中钒含量对组织及对熔敷金属抗晶间腐蚀性能的影响.结果表明,低钒含量焊条熔敷金属组织中沿奥氏体晶界析出M23C6型富铬碳化物,在晶界附近形成贫铬层,导致晶间腐蚀的发生;高钒含量焊条熔敷金属组织中,V优先于Cr与C形成细小弥散的碳化钒分布在晶粒内部,使得该焊条在保持原较高碳含量的基础上,通过改变碳化物形态和分布达到了保持高强度和改善晶间腐蚀敏感性的目的.     

Microstructure evolution of an Ni-Cr-Co base superalloy heat-treated at 704 and 760℃

Thermodynamic calculation, SEM (scanning electron microscopy), TEM (transmission electron microscopy), XRD (X-ray diffraction), phase extraction, and chemical analysis were employed to study the phase stability and phase precipitation in a new Ni-Cr-Co base superalloy heat-treated at 704 and 760 ℃ for a long time. The results show that the precipitates of this new alloy heat-treated at standard annealing condition and heat-treated at 704 and 760 ℃ for a time up to 2000 h are r', MC, M23C6, and M6C, and η phase forms at grain boundaries and in matrix of samples heat-treated at 760℃ as well. The mass fractions of r' (+η), MC, M23C6, and MgC in all samples have no large changes with an increase in aging time, but r' precipitates grow obviously. The r '-to-r1 transformation in the samples heat-treated at 760℃ took place with increasing aging time. The η precipitates form a Widmanstatten pattern and the y' phases have remelted partly in the samples heat-treated at 760℃. The alloy maintains a better m