FGH96合金中γ′相的高温粗化行为

利用热力学计算、SEM分析研究了FGH96合金中的γ′强化相的高温粗化规律,并对γ′相的粗化行为进行了动力学分析。结果表明:随着合金中组元Nb和Ti/Al值的变化,FGH96合金中γ′相的溶解温度区间为1088℃~1125℃;在高温热处理过程中,随着保温时间延长,合金中小γ′相数量减少,单位面积内的γ′颗粒数目减少,大γ′颗粒数目明显增加,即发生了Ostwald熟化;γ′相粗化遵循L-S-W理论,即:r3∝t,γ′相的粗化激活能Q=293.6kJ/mol,γ′颗粒的粗化主要由Ti和Al在基体中的扩散所控制。     

FGH96合金中γ''相的高温粗化行为

利用热力学计算、SEM分析研究了FGH96合金中的γ'强化相的高温粗化规律,并对γ'相的粗化行为进行了动力学分析.结果表明:随着合金中组元Nb和Ti/Al值的变化,FGH96合金中γ'相的溶解温度区间为1088℃～1125℃;在高温热处理过程中,随着保温时间延长,合金中小γ'相数量减少,单位面积内的γ'颗粒数目减少,大γ'颗粒数目明显增加,即发生了Ostwald熟化;γ'相粗化遵循L-S-W理论,即:r-3∝t,γ'相的粗化激活能Q=293.6 kJ/mol,γ'颗粒的粗化主要由Ti和Al在基体中的扩散所控制.     

Inconel751合金长期时效过程中γ＇析出相的长大行为

对经过标准热处理的Inconel 751合金，在700℃℃和850进行了长期时效处理。对长期时效处理后的合金组织进行了观察，采用Thermo-calc软件对合金γ’相的析出进行了热力学验证计算。结果表明，Incone l751合金在700℃时效时，γ’相长大较为缓慢，而在850℃时效时γ’相迅速长大；随着时效温度的升高和保温时间的延长，合金中小颗粒γ’相数量减少，单位面积内的γ’颗粒数目减少，大γ’颗粒数目增加，即发生了Ostwald熟化；Inconel 751合金中γ相主要为Ni3（Al，Ti），在700℃和850℃时效过程中，γ’颗粒长大受Al和Ti扩散控制。     

Ti/Al比对GH984G合金长期时效过程中γ′沉淀相粗化行为及拉伸性能的影响

研究了2种Ti/Al比对新型Ni-Fe-Cr基合金GH984G在长达上万小时高温时效过程中γ′淀相的粗化行为及其拉伸性能的影响规律.结果表明:随时效温度从700℃升高至800℃,球形γ′沉淀相的粗化速率明显增大.在700和750℃长期时效过程中,高Ti/Al比和低Ti/Al比合金γ′沉淀相的粗化行为均符合Lifshitz-Slyozof-Wagner(LSW)理论,受扩散过程控制,高Ti/Al比合金中γ′沉淀相的粗化速率较高.800℃长期时效过程中,2种Ti/Al比合金γ′沉淀相的粗化行为偏离LSW理论.此外,时效时间小于3×103h时,高Ti/Al比合金的γ′沉淀相长大较快,进一步延长时效时间,低Ti/Al比合金的γ′沉淀相长大速率较快.Ti/Al比对合金标准热处理态和700~800℃时效10480 h后合金的700℃拉伸性能无明显影响.通过选取合适的Ti/Al比,可以控制γ′沉淀相的粗化行为,增强合金组织稳定性.     

Inconel 751合金长期时效过程中γ''''析出相的长大行为

对经过标准热处理的Inconel 751合金,在700℃和850℃进行了长期时效处理.对长期时效处理后的合金组织进行了观察,采用Thermo-calc软件对合金γ'相的析出进行了热力学验证计算.结果表明,Inconel 751合金在700℃时效时,γ'相长大较为缓慢,而在850℃时效时γ'相迅速长大;随着时效温度的升高和保温时间的延长,合金中小颗粒γ'相数量减少,单位面积内的γ'颗粒数目减少,大γ'颗粒数目增加,即发生了Ostwald熟化;Inconel 751合金中γ' 相主要为Ni3(Al,Ti),在700℃和850℃时效过程中,γ'颗粒长大受Al和Ti扩散控制.     

镍基高温合金沉淀强化的研究

镍基高温合金通过γ＇沉淀相强化,合金的性能和沉淀相的颗粒大小、分布、体积分数及粗化速率等因素有关。研究了镍基高温合金在750℃和850℃时效处理1000h,γ＇沉淀相的变化规律和对拉伸性能的影响。结果表明,沉淀强化γ＇相呈球形分散在γ基体上,随时效温度的升高,γ＇沉淀相微粒粗化,合金屈服强度降低。     

Inconel 751合金长期时效过程中γ′析出相的长大行为

对经过标准热处理的Inconel 751合金,在700℃和850℃进行了长期时效处理。对长期时效处理后的合金组织进行了观察,采用Thermo-calc软件对合金γ′相的析出进行了热力学验证计算。结果表明,Inconel 751合金在700℃时效时,γ′相长大较为缓慢,而在850℃时效时γ′相迅速长大;随着时效温度的升高和保温时间的延长,合金中小颗粒γ′相数量减少,单位面积内的γ′颗粒数目减少,大γ′颗粒数目增加,即发生了Ostwald熟化;Inconel751合金中γ′相主要为N i3(A l,Ti),在700℃和850℃时效过程中,γ′颗粒长大受A l和Ti扩散控制。     

单晶镍基合金蠕变期间γ＇相的定向生长及影响因素

通过测算不同成分Ni-Cr-Co—W-Mo-Al-Ta系单晶合金在蠕变期间元素扩散的迁移率和γ＇相定向粗化速率，研究了元素之间相互作用对扩散速率及γ＇相定向粗化速率的影响。结果表明：在γ＇相定向粗化期间，合金中γ＇相的筏形化速率随成分和应力不同而变化，且γ＇相筏形化时间随施加应力的提高而缩短，其中，元素扩散及γ＇相定向粗化的驱动力与施加应力及弹性模量相关。元素之间的相互作用对元素Al的扩散速率有影响，随合金中难熔元素Ta＋Mo总含量及Ta／W的比值增加，可提高Al的扩散激活能，降低Al的扩散速率，延长γ＇相的筏形化时间。在γ＇相定向筏化的扩散场中，由原子偏聚形成有序相是自由能降低的自发过程，其中较大半径的Al、Ta原子迁移至{100}晶面，可形成异类原子结合键及稳定的原子堆垛方式，是形成三Ll2结构γ＇有序相的主要原因。     

激光立体成形Rene88DT高温合金γ′相的高温粗化行为研究

采用激光立体成形技术(LSF)制备Rene88DT高温合金,对其在760～840℃温度区间进行高温短时(4～16h)时效处理,采用微观测试分析方法对高温短时时效处理后γ′相形态、尺寸变化及粗化动力学行为进行了研究。结果表明:激光立体成形Rene88DT高温合金在高温短时时效条件下,γ′相分布均匀,形态基本为球形,时效温度对γ′相的影响比时效时间更为显著;γ′相的粗化规律符合Lifshitz-Slyozov-Wagner(LSW)理论,γ′粗化激活能Q=211.65kJ/mol,γ′相的粗化行为主要由Ti和Al在基体中的扩散所控制。     

激光立体成形Rene88DT高温合金γ'相的高温粗化行为研究

采用激光立体成形技术(LSF)制备Rene88DT高温合金,对其在760～840℃温度区间进行高温短时(4～16 h)时效处理,采用微观测试分析方法对高温短时时效处理后γ'相形态、尺寸变化及粗化动力学行为进行了研究.结果表明:激光立体成形Rene88DT高温合金在高温短时时效条件下,γ'相分布均匀,形态基本为球形,时效温度对γ'相的影响比时效时间更为显著;γ'相的粗化规律符合Lifshitz- Slyozov -Wagner (LSW)理论,γ '粗化激活能Q=211.65 kJ/mol,γ'相的粗化行为主要由Ti和Al在基体中的扩散所控制.     

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。     

FGH96合金静态再结晶行为的研究

研究了FGH96合金在再结晶退火中的静态再结晶行为,并对再结晶机理进行了讨论与分析。结果表明：在较大冷变形量下,FGH96合金的静态再结晶在很短时间内完成,再结晶组织中有大量的孪晶组织。冷变形造成γ’/γ,界面上的位错塞积,再结晶形核方式形核有亚晶粗化形核和应变诱导晶界移动（SIBM）方式。γ’相在应变诱发晶界迁移（SIBM）机制中起到两方面作用：一为冷变形在γ’/γ界面上形成高密度的位错塞积,这为晶界单向移动并为最终的再结晶形核提供驱动力,二是再结晶晶粒晶界的移动速度（即晶粒的长大）受到γ’相的分解速率控制。     

FGH95合金中γ＇相稳定性研究

利用扫描电镜和透射电镜观察分析了热等静压HIPFGH95高温合金经热处理后,基体中γ＇相的形貌、分布和稳定性。结果表明：合金经热处理后基体为再结晶晶粒与原始枝晶的混晶组织。基体中除了晶界上分布的固溶处理未溶的棒状γ＇相颗粒外,在再结晶晶粒内部还存在有大、中、小3种尺寸的γ＇颗粒,其中大的方形γ＇相颗粒尺寸约为0．5～0．8μm,并呈8个一组排列,此8个一组排列的y’相颗粒是由合金在1160℃固溶冷却过程中所形成的单个高温y,相分裂而形成。进一步观察发现,分裂后的方形y’相颗粒在后续热处理过程中又发生了不稳定分解,在其颗粒内部有细小y＇相的重新析出,并且随着新析出y’相的长大原来的方形y’相颗粒逐渐消失。     

新型镍基粉末高温合金FGH98的高温疲劳裂纹扩展行为研究

测定了新型粉末高温合金FGH98在650℃空气环境中的疲劳裂纹扩展速率,与前两代粉末高温合金FGH95和FGH96的裂纹扩展速率进行了比较分析,研究了合金显微结构以及保载时间对FGH98合金裂纹扩展速率的影响.结果表明,FGH98合金的高温疲劳裂纹扩展抗力较前两代粉末高温合金有了明显提高.控制固溶后以适当的方式冷却,使得二次和三次γ’相均匀匹配析出,可以获得具有良好疲劳裂纹扩展抗力的合金组织.粗晶组织有利于降低FGH98合金的疲劳裂纹扩展速率,尤其是在近门隘区.FGH98合金的高温疲劳裂纹扩展速率随保载时间的增加而增加,其断裂模式相应地从穿晶-沿晶混合断裂变为沿晶断裂.     

新型Ni-Co基高温合金中平衡析出相的热力学研究

利用热力学计算软件JMatPro和相应的镍基高温合金数据库,研究了U720Li合金以及在此基础上研发的新型Ni-Co基高温合金的化学成分对平衡相的析出行为、加工性能和γ/γ′晶格错配度的影响.结果表明:Ti/Al值(原子比)的增加提高了合金中γ/γ′相的晶格错配度,γ′析出相的含量随Ti+Al含量(原子分数)的增加而增加.因此,增加Ti/Al值和Ti+Al含量能提高合金的高温强度.Co含量的升高可以拓宽合金的加工窗口,改善合金的加工能力,并且还可以增加合金γ/γ′相的晶格错配度,提高合金错配强化的效果.同时,Ti/Al值的增加促进合金中η相析出,而Co含量的增加具有抑制η相的效果.因此,在Co含量较高的Ni-Co基高温合金中,适当提高Ti含量,增加Ti/Al值对提高合金高温强度有利.     

Ni75AlxV25-x合金沉淀相粗化行为的微观相场模拟

基于共格应变的微观弹性理论和微观相场动力学模型，模拟了Ni75AlxV25-x合金沉淀过程的组织演化和粗化行为．结果表明：两种沉淀相颗粒在粗化阶段均表现出明显的取向性．θ相（Ni3V）沿[100]方向的生长趋势明显超过[001]方向，γ’相（Ni3Al）沿（001）方向排列．二相析出顺序与Al含量有关，先析出相的长大和粗化两个阶段比较分明，后析出相的长大和粗化过程同时进行．两种有序相发生粗化以相邻颗粒碰撞并融合为较大颗粒的方式进行．不同浓度的合金两相析出先后顺序及体积分数不同，但最终形貌基本一致，两相均呈长方块状分布，并且具有（001）θ‖{100}γ＇的取向关系．     

Hf含量对FGH97合金γ/γ'晶格错配度的影响

采用X射线衍射(XRD)方法测算镍基粉末冶金高温合金FGH97中γ和γ＇相的晶格常数,计算出γ/γ＇晶格错配度.结果表明:γ＇相的晶格常数比γ相的小,错配度为负值.Hf主要存在于γ＇相中,随着合金中Hf加入量的增加,进入γ＇相中Hf的数量增加,使γ＇相的晶格常数逐渐增大,错配度的绝对值逐渐减小.     

新型镍基粉末冶金高温合金中γ’相扇形组织形成以及演化行为研究

对新型镍基粉末冶金高温合金FGH98I进行不同工艺热处理,采用场发射扫描电镜和透射电镜等研究了合金中扇形组织的形成和演变.结果表明,FGH98I合金中扇形组织是由手指形二次γ’相枝晶和其间的γ基体组成,其形成具有择域特性,高度过饱和晶界的成分偏聚区可作为非均匀形核核心,通过自身浓度梯度扩散控制其长大、发展.标准时效处理使扇形组织长大和粗化,高温时效处理使扇形γ’相发生形态失稳,逐渐变成低能状态的稳定立方形状γ’相.     

铪对FGH4097合金系热力学平衡析出相和原始颗粒边界的影响

为消除粉末冶金高温合金FGH4097中存在的原始颗粒边界(PPB),采用Thermo-Calc热力学计算软件对FGH4097合金系进行热力学计算,并进行相应的组织观察与能谱分析,重点研究了铪(Hf)在FGH4097合金中的分布规律以及Hf对析出相的影响,特别是分析了Hf对合金中PPB的影响规律。结果表明,FGH4097合金中Hf主要存在于MC、MB2和γ’相中,Hf能促进MC相和γ’相的析出,有效地抑制M6C和M23C6型碳化物的形成。Hf质量分数为0.30%时消除了FGH4097合金中的PPB。     

镍基粉末高温合金FGH4096中γ′相完全溶解温度的测定

通过JmatPro软件测试了镍基粉末高温合金FGH4096平衡相图,并根据γ′相平衡态溶解温度采用OM和SEM等方法研究了不同固溶温度下的γ′相溶解结果。结果表明,热力学软件JmatPro计算的FGH4096合金中的γ′相在930~1100 ℃大量溶解,完全溶解温度在1100 ℃以上。从1110 ℃到1130 ℃晶粒尺寸从16.1 μm长大至18.2 μm,变化不明显,从1130 ℃到1160 ℃,晶粒迅速从18.2 μm长大到28.6 μm。镍基粉末高温合金FGH4096中的γ′相起到强化作用的同时,对晶粒长大具有阻碍作用,随着固溶温度从1110 ℃升至1130 ℃,γ′相含量减少,其对晶粒的钉扎作用降低,导致晶粒有所长大。1130 ℃以上时,γ′相完全溶解,γ′相钉扎作用消失,晶粒迅速长大。最终确定FGH4096合金中γ′相实际的完全溶解温度为1130~1140 ℃。