Re、Ru对镍基单晶合金元素偏析行为的影响

通过设计并制备出四种Re、Ru含量不同的镍基单晶合金,通过组织形貌观察及浓度测量,研究了元素Re、Ru对铸态镍基单晶合金成分偏析行为的影响。结果表明,Ru主要富集于枝晶间区域,并提高Al、Ta等γ'相形成元素在枝晶干区域的偏析程度,使其他元素在枝晶间区域的偏析程度增加。Re强烈偏析于枝晶干区域,可促进枝晶形核并增加枝晶数量。凝固期间,高熔点的Re、W等元素与基体Ni优先凝固,发生液固转变,形成枝晶组织。由于Re阻碍Ni、Al、Ta等原子发生有序化排列,导致Al、Ta等γ'相构成元素在枝晶干区域的浓度降低,致使枝晶间区域Ni、Al、Ta等元素的浓度增加,最终形成大量共晶组织,是铸态含Re合金共晶组织数量较多、尺寸较大,及含Re合金中Al元素主要偏析于枝晶间区域的主要原因。     

镍基单晶高温合金凝固偏析的表征方法比较

分别采用金相、差热分析、枝晶干/枝晶间取点和随机点阵等方法,对一种含Ru镍基单晶高温合金的凝固偏析进行了表征。结果表明:通过金相和差热分析技术可以对凝固偏析进行定性地表征;同样,采用枝晶干/枝晶间取点法可以定量表征凝固偏析,但铸态组织的不均匀性会给结果带来较大误差;采用点阵法,可以随机地选择测试区域,并通过Scheil方程拟合分凝系数,由于测试过程中干扰因素较少,结果具有较高的可靠性;在凝固过程中,Re和W元素强烈地偏析于枝晶干,Al和Ta元素偏析于枝晶间,而Ru和Co元素偏析程度很低。     

固溶处理参数对一种单晶高温合金微观偏析的影响

采用液态金属冷却法,对一种含4wt.％Re的单晶高温合金进行高温度梯度定向凝固试验,并通过改变固溶处理温度和时间对其进行多步固溶处理.结果表明:高温度梯度定向凝固可以显著地细化枝晶,降低Re、W、Ta等难熔元素的枝晶偏析;溶质的特征扩散距离也随枝晶的细化而减小,经多步固溶处理后,合金各组元的残余偏析程度显著降低;此外,适当提高固溶热处理温度,可以起到减轻枝晶偏析的作用.     

Ru和Cr在一种无Re镍基单晶高温合金凝固过程中的作用

在一种高性能无Re镍基单晶高温合金中分别添加一定质量分数的Ru和Cr,通过DTA,OM,SEM和EPMA等分析方法,研究Ru添加以及Cr含量变化对无Re合金凝固特性的影响.结果表明,Ru添加会增加共晶面积分数,使铸态组织中析出富Ru相,富Ru相析出量随Ru和Cr的同时添加而大量增加;Ru添加能促进TCP相形成元素W向枝晶干偏聚,抑制Mo向枝晶间偏聚;Cr含量增加能降低W的偏析系数,但对Mo的偏析系数无明显影响;Ru和Cr会共同作用影响合金的凝固组织及偏析,从而影响合金热处理工艺的制定和合金的组织稳定性.     

铸造镍基高温合金IN792的凝固和偏析行为研究

采用等温凝固淬火试验(ISQ)与差热扫描量热(DSC)分析的方法对铸造镍基高温合金IN792的凝固过程和元素在固、液相中的分配进行研究,得到了合金的等温凝固组织、相析出顺序图、凝固特性曲线以及元素在不同温度下的偏析特性。ISQ结果表明:IN792合金的液相线温度为1328℃,开始析出MC碳化物的温度为1310℃,开始形成(γ+γ’)共晶的温度为1225℃,于1190℃开始析出二次γ’相。由DSC测得的合金宏观固相线温度(尚存体积分数5%残余液体)和由ISQ测得的微观固相线温度(终凝温度)分别为1250和1180℃,两者相差达70℃,这一温度范围往往是热裂缺陷形成的敏感区间。IN792合金在液相线下30℃范围内液体量锐减,析出了体积分数约85%的γ枝晶。1300～1270℃是合金枝晶间液体由连通转为断开的温度范围,它与铸件疏松形成密切相关。在1325～1190℃温度区间,IN792合金中元素W、Co分配系数大于1,倾向富集于枝晶干固相,为负偏析元素;Zr、Mo、Ti、Ta、Cr分配系数小于1,倾向富集于枝晶间液相,为正偏析元素;Al在凝固早期富集于液相而后来倾向于分布在枝晶干固相区,随着凝固温度降低逐步转变为负偏析元素。在1325～1210℃温度范围内,随着凝固温度降低,Al、Ni的分配系数升高,而Mo、Cr的分配系数降低。相反,在1210～1180℃温度区间,随着凝固温度降低,Ni、Al的分配系数降低,而Mo、Cr的则升高。     

Ti对DZ68合金凝固和偏析的影响

利用电子探针等手段研究了不同Ti含量对DZ68合金凝固过程和偏析的影响.结果表明,随合金中Ti含量的增加,合金的初凝温度和终凝温度逐渐降低,凝固温度区间逐渐增大.当Ti含量达到0.55%～1.7%之间的某一值时,铸态合金中出现(γ+γ')共晶,并随Ti含量增加,(γ+γ')共晶数量增加.随合金中Ti含量的增加,W的负偏析程度显著增加,Cr由正偏析元素逐渐转变成负偏析元素.在终凝前,随合金中Ti含量的增加,凝固前沿固体中的Ti含量随凝同温度下降的平均变化速率增加,而Cr含量随凝同温度下降的平均变化速率下降.     

镍基高温合金GH4282的凝固和偏析行为

采用差示扫描量热（DSC）分析、显微组织观察和热力学计算相结合的方法对镍基高温合金GH4282的凝固过程和元素偏析行为进行研究,得到了合金的凝固顺序以及元素偏析特征。结果表明,GH4282合金的凝固顺序为：γ基体、MC碳化物以及少量的硼化物。由DSC测得的合金GH4282合金的固-液相温度范围为1316~1367 ℃,MC、M6C型碳化物和γ′相的溶解温度分别为1338 ℃、1092 ℃和1003 ℃。热力学计算结果表明,GH4282合金在凝固过程C、B、Ti和Mo偏聚于枝晶间,Al偏析于枝晶干,Cr、Fe和Co几乎不发生偏析,这与铸态组织观察到的元素偏析特征是一致的。     

一种变形铁基高温合金中的点状偏析

Fe-35Ni-15Cr型铁基高温合金中的点状偏析,元素偏析是第一位的,碳硼化物及其它金属间化合物偏聚是第二位的,二者是因果关系.点状偏析是由若干枝晶组成,和枝晶间一样聚集了Ti,Al,Si,Mo,Ni和微量元素C,B,S等,这样就促使偏析区生成较多的γ′相、Ti(C,N)和M_3B_2相,此外还生成脆性相σ;点状偏析区硬度比基体高,熔化温度比基体区大约低40℃;高温长时间均匀化处理不能完全消除,因此,它给合金的工艺性能和力学性能带来了不良影响。点状偏析实际上属于重力偏析的一种,它是在合金液凝固结晶过程中,溶质元素偏析形成的上浮液流造成的,其形成倾向正比于凝固过程中金属的熔池深度.     

EFFECT OF PHOSPHORUS ON SOLIDIFICATION,ELEMENT SEGREGATION AND η-PHASE PRECIPITATION IN GH 761 ALLOY

本文用金相、电子探针等方法研究了磷对ＧＨ７６１合金凝固过程、元素偏析及η相析出的影响。结果表明，随合金中磷含量升高，磷大量地偏析于枝晶间，强烈地降低合金的终凝温度，促进Ｔｉ，Ｎｉ等元素的偏析，抑制Ｍｏ，Ｂ，Ｓ，Ｓｉ等元素的偏析，磷显著地促进η相的析出，降低η相析出温度。     

低偏析高强抗热腐蚀DZ68合金的初步研究

在DZ125L与DZ38G(IN738)基础上,增加适量的Ta和Re,研制出了新型低偏析定向凝固镍基高温合金DZ68.抗热腐蚀性能与力学性能测试实验结果表明,在900℃,75%Na2SO4 25%NaCl熔盐的条件下,DZ68合金的抗热腐蚀能力与耐蚀性能优异的DZ38G合金相当;在980℃/235 MPa和980℃/245 MPa的条件下,DZ68合金的力学性能与具有高强度的DZ125合金相当.