预压缩镍基单晶合金拉伸蠕变期间的组织演化

采用预压应力处理使镍基单晶合金中的γ'相转变成P-型筏状结构,通过拉伸蠕变曲线测定和组织形貌观察,研究了该合金拉伸蠕变中的组织演化.结果表明:在拉伸蠕变初期,合金中的P-型筏状γ'相转变为N-型筏状结构.由于高温拉应力导致γ'/γ两相中元素平衡浓度发生变化及P-型筏状γ'相的不均匀粗化,促使P-型筏状γ'相发生分解出现沟槽;沟槽区域溶质元素化学位的提高引起的元素定向扩散是γ'相逐渐溶断成类立方体结构的主要原因.切应力分量使立方,γ'相与应力轴垂直界面的晶格收缩可排斥较大半径的Al和Ta原子,拉伸张应力使平行于应力轴界面的品格扩张可诱捕较大半径的Al和Ta原子,是促使γ'相定向生长成为N-型筏状的主要原因.其中,在拉应力作用下类立方,γ'相不同界面的应变能密度变化是元素扩散及γ'相定向粗化的驱动力.     

Microstructure Evolution of A Pre-compression Nickel-Base Single Crystal Superalloys During Tensile Creep

采用预压应力处理使镍基单晶合金中的γ’相转变成P-型筏状结构, 通过拉伸蠕变曲线测定和组织形貌观察, 研究了该合金拉伸蠕变中的组织演化. 结果表明: 在拉伸蠕变初期, 合金中的P-型筏状γ’相转变为N-型筏状结构. 由于高温拉应力导致γ’/γ两相中元素平衡浓度发生变化及P--型筏状γ’相的不均匀粗化, 促使P-型筏状γ’相发生分解出现沟槽; 沟槽区域溶质元素化学位的提高引起的元素定向扩散是γ’相逐渐溶断成类立方体结构的主要原因. 切应力分量使立方γ’相与应力轴垂直界面的晶格收缩可排斥较大半径的Al和Ta原子, 拉伸张应力使平行于应力轴界面的晶格扩张可诱捕较大半径的Al和Ta原子, 是促使γ’相定向生长成为N--型筏状的主要原因. 其中, 在拉应力作用下类立方γ’相不同界面的应变能密度变化是元素扩散及γ’相定向粗化的驱动力.     

A DIRECTIONAL COARSENING MECHANISM OF THE γ＇-PHASE DURING CREEP OF A SINGLE CRYSTAL NICKEL-BASE SUPERALLOY

对[001]取向单晶镍基合金恒载拉伸蠕变不同阶段的组织形貌进行了SEM,TEM观察和EDAX成分分析,研究了γ＇相定向粗化过程及机理结果表明：蠕变初期,两相邻γ＇相呈侧平面对接方式,沿垂直于应力轴方向定向生长为类似筛网的核状组织,外加应力使γ＇／γ界面共格应变减少,应变能降低,释放的能量是促使合金元素定向扩散形成筏状γ＇结构的驱动力．     

一种含4.2%Re单晶镍基合金在蠕变期间的组织演化与变形特征(英文)

通过组织形貌观察及蠕变曲线测定,研究了一种含Re镍基单晶合金的高温蠕变行为。结果表明:含4.2%Re单晶合金在1060-1100℃温度区间具有较好的承温能力,但表现出较强的施加应力敏感性。经高温蠕变断裂后,在试样不同区域γ′相具有不同的组织形貌,在远离断口区域γ′相形成的筏状组织与施加应力轴方向垂直,而在近断口区域,筏状γ′相的粗化及扭曲程度的增大为该区域发生较大塑性变形所致。在蠕变后期,合金的变形机制是迹线方向为[011]和[011]的滑移位错切入筏状γ′相,主、次滑移系交替开动,使筏状γ′相发生扭折形成不规则的扭曲形态,直至发生断裂是合金的蠕变断裂机制。     

[111]取向镍基单晶合金的组织结构与蠕变行为

通过蠕变曲线的测定及微观组织形貌观察,研究[111]取向镍基单晶合金在高温低应力条件下的组织结构与蠕变行为。结果表明:经完全热处理后,[111]取向单晶合金的组织结构是立方γ′相以共格方式嵌镶在γ基体中,并沿100方向规则排列;在1 040~1 080℃、137~180 MPa的温度和应力范围内,该取向单晶合金表现出明显的温度和施加应力敏感性。蠕变期间,γ′相沿与应力轴呈一定角度形成筏状组织,蠕变后期在近断口区域筏状γ′相发生粗化和扭折。[111]取向单晶合金在蠕变期间的变形特征是位错在γ基体通道中运动和剪切筏状γ′相,由于形变量较大,较多位错切入筏状γ′相后使其形成亚晶结构,其中,蠕变后期大量位错切入筏状γ′相导致合金的蠕变抗力降低,是合金发生蠕变断裂的主要原因。     

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。     

单晶Ni基合金高温蠕变期间γ''''定向粗化驱动力的有限元分析

为研究γ＇相定向粗化现象,采用有限元方法（ＦＥＭ）计算了单晶 Ｎｉ基γ和γ＇双相合金有／无外加载荷时的热错配应力及应变能密度．结果表明：外加载荷改变了γ和γ＇相内的ｖｏｎ Ｍｉｓｅｓ应力及应变能密度分布,与弹性应变相联系的共格应变能变化是γ＇相定向粗化的驱动力．外加拉伸或压缩应力,引起立方γ＇相不同界面晶格发生挤压或扩张应变,晶格的挤压应变可排斥γ＇相中原子半径较大的ＡＩ,Ｔａ等溶质元素;扩张的晶格可诱捕这些元素,以促进γ＇相的定向生长,因此,沿（１００）方向扩张晶格的法线方向是γ＇相形筏的生长方向．随γ＇相弹性扩张晶格应变及γ相粘滞塑性流变的增加,元素扩散及γ＇相形筏速率提高。     

镍基单晶合金在压缩蠕变期间的组织演化与有限元分析

通过[001]取向镍基单晶合金压缩蠕变性能测试及组织形貌观察,确定出合金经压应力蠕变后的组织结构是γ'相沿平行于应力轴方向形成P-型筏状组织。采用三维应力应变有限元方法计算出立方γ/γ'两相共格界面的Von Mises应力分布,研究了施加应力对应力分布及γ'相定向粗化规律的影响。结果表明,施加压应力可改变立方γ/γ'两相的应力分布,γ'相的定向粗化取向与γ基体通道的Von Mises应力分布密切相关,其中,在施加压应力作用下,立方γ'相的(001)晶面产生较大的Von Mises应力及应变能密度变化是使其发生组织演化的主要原因。并进一步提出压应力蠕变期间,合金中发生元素定向扩散和γ'相定向生长的驱动力。     

晶体取向对镍基单晶合金蠕变行为的影响

通过蠕变曲线测定及组织形貌观察,研究[001]、[011]取向镍基单晶合金在蠕变期间的组织演化及变形特征。结果表明:经完全热处理后,[001]和[011]取向合金中立方γ′相均以共格方式镶嵌在γ基体相中,并沿〈100〉取向规则排列。蠕变期间,[001]取向合金中γ′相沿垂直于应力轴方向形成N-型筏状组织,而[011]取向合金中γ′相沿[001]取向形成纤维状筏形组织,且在(100)晶面的筏状γ′相与施加应力轴方向呈45°角排列,其中,立方γ′相不同晶面中扩张晶格的法线方向是筏状γ′相的生长方向。在试验温度和应力范围内,与[011]取向合金相比,[001]取向合金具有较好的蠕变抗力。在高温蠕变后期,两取向合金中的筏状γ′相均发生粗化和扭折,其中,[001]取向合金在蠕变后期的变形机制是位错剪切γ′相,而[011]取向合金的变形特征主要是形变位错在基体通道中滑移。     

应力时效对DZ125镍基合金组织演化及蠕变抗力的影响

通过蠕变性能测试,组织结构观察和晶格常数测定,研究应力时效对DZ125镍基合金组织演化与蠕变抗力的影响。结果表明:合金在980℃、90MPa近服役条件下的蠕变寿命是9714h;蠕变期间,样品中间区域的γ′相优先形成完整的筏状组织,在无应力的肩部区域,γ′相呈现串状形态;随应力时效时间延长至9714h,合金中筏状γ′相的厚度尺寸从0.4μm增加至1.8μm,合金中γ′、γ两相的晶格常数值增加,两相的错配度增大。其中,应力时效致使筏状γ′相粗化及错配度增大,可改善蠕变抗力,是合金在近服役条件具有较长蠕变寿命的原因之一。     

三种组织TC17合金的疲劳裂纹扩展行为研究

本文通过对TC17合金进行常规锻造、β锻造和“β区预变形+(α+β)区大变形”,获得了等轴组织、网篮组织和球化组织三种典型显微组织,并通过裂纹扩展速率测试研究了不同显微组织对TC17合金疲劳裂纹扩展速率的影响。结果表明,显微组织对TC17合金的疲劳裂纹扩展速率具有显著影响,网篮组织的抗裂纹扩展能力最优,球化组织次之,等轴组织最差,基于断裂力学和Paris公式,建立了三种典型组织TC17合金的疲劳裂纹扩展寿命预测模型,对预测模型的分析发现,三种组织的长裂纹扩展寿命仅占疲劳总寿命的极小部分,控制裂纹起始(形核和短裂纹扩展)更为重要,提高抗疲劳裂纹扩展能力的意义在于提高临界裂纹长度。     

均匀化处理对铋锰铁合金显微组织的影响

采用扫描电镜和能谱仪分析了金属型铸造和水冷铋锰铁合金均匀化处理前后的显微组织.研究结果表明,铋锰铁合金的铸态组织由BiMn相、Mn(Fe)相和铋相组成.铋锰铁合金金属型铸造组织中的铋相呈断续分布,而水冷组织中的铋相呈现连续分布形态.铋锰铁合金在400℃进行不同时间的均匀化处理后,合金的相组成没有发生改变,仍由BiMn相、Mn(Fe)相和铋相组成；随着均匀化时间的增加,合金中的BiMn相数量增加；金属型铸造铋锰铁合金在400 ℃均匀化处理16 h后,合金组织中BiMn相的数量不再变化,水冷铋锰铁合金在均匀化处理4h后,合金组织中BiMn相的数量基本稳定.铋锰铁合金经过均匀化处理后,合金组织中的BiMn相由原来的断续分布或孤立形态转化为连续分布形态.当金属型铸造铋锰铁合金在300℃下进行均匀化处理时,合金中形成的BiMn化合物数量更多,均匀化时间超过8h后,合金组织中BiMn相的数量基本稳定.     

A study on a thixoforming process using the thixotropic behavior of an aluminum alloy with an equiaxed microstructure

Alloys with an equiaxed microstructure exhibit significantly lower flow resistance in the semisolid state than alloys with a dendritic microstructure. Their thixotropic behavior (solidlike in the unperturbed state and liquidlike during shearing) has been the basis for a thixoforming process. It is accepted today that thixoforming is a new net-shaped manufacturing technology in which the billet is heated to the semisolid state with coexisting solid-liquid phases. The thixoforming process has some industrial advantages, such as the successful fabrication of high-quality components with fewer inner defects, suitable for less machining, high productivity comparable to high-pressure die casting, and being an energy-saving system without the conventional melting process. It consists of inductive coil design, a billet reheating process, billet handling, filling into the die cavity, and solidification of the thixoformed part. This work presents an overview of all the detailed stages in the thixoforming process to manufacture the net-shaped product with good mechanical properties. An air compressor part with high strength has been fabricated by the thixoforming process.     

粉末冶金制备TNZS基生物材料的组织与弹性模量

采用高能球磨48h制备Ti-24Nb-4Zr-7.9Sn(TNZS)、5wt.%TiO2/TNZS及5wt.%HA/ TNZS混合粉末并进行冷压烧结,研究了三种混合粉末的形貌、物相以及冷压烧结后三种TNZS基生物材料的组织、成分、相组成、孔隙特征及弹性模量。高能球磨48h的三种混合粉末都发生机械合金化;烧结后TNZS相组成为α-Ti和β-Ti,TiO₂/TNZS相组成为α-Ti、β-Ti、金红石TiO₂和锐钛矿TiO₂,HA/TNZS相组成除α-Ti、β-Ti、HA外,还有Ti₂O、CaTiO₃、CaO和Ti_xP_y新相生成;三者孔隙率分别为2.466%、5.030%和13.027%;三者弹性模量分别为64.00 GPa、103.93 GPa和119.43 GPa。     

非枝晶A356合金半固态重熔加热时的组织演变

采用光学显微镜和图相分析仪，研究了用电阻炉对液相线浇铸法制备的半固态A356合金进行二次加热过程中的组织变化。结果表明：在固液两相区内共晶体首先重熔，共晶相中的Si相通过向α相中扩散溶解，其团块状α相逐渐演变成球状；随着加热温度的升高，α相的生长和球化的速度变快；保温温度过高或保温时间过长，试样易发生变形。二次加热最佳工艺为585℃下保温30min，此时，晶粒平均直径为42．6μm，晶粒平均圆度为2．13。     

热处理对TC21合金组织形貌演变的影响

研究固溶温度及冷却速率对TC21合金组织演变的影响,采用定量软件对组织特征参数、晶粒大小、α相面积和片层厚度,及初生α相面积和次生α相厚度进行定量表征。结果表明,β相区处理时,随着固溶温度的升高,晶粒尺寸增大,且炉冷(FC)条件下晶粒长大的程度比包覆冷却(BC)的大(FCBC)。两相区热处理时,随着两相区热处理温度的升高(800～850℃),α相的总面积增加;在900～930℃固溶后,包覆冷却条件下,初始次生α相逐渐消失,α相总面积减小,而炉冷后,新的"羽毛"片状α相从β基体中大量析出,α相总面积反而增加。从动力学理论角度分析冷却速率对晶粒尺寸及α相体积分数变化的机制。     

时效温度对Ti6242S合金组织与性能的影响

研究时效温度下等轴组织的变化,对组织中等轴α相含量、大小及条状α相含量、大小进行定量化分析。根据组织参数的变化规律解释了不同热处理参数下拉伸性能的变化。表明近α合金Ti6242S的组织与性能之间存在着定量关系。     

电磁复合场协同激光熔覆制备TiBw/Ti网状结构复合涂层

目的利用电磁复合场(EMCF)辅助激光熔覆制备TiB_w/Ti网状结构复合涂层,探索电磁场对涂层组织结构的影响。方法以TiB_2∶Ti=1∶1(摩尔比)的混合粉末为熔覆材料,TC4作为基板材料,通过外加电磁复合场进行激光熔覆试验。通过扫描电子显微镜(SEM)观察洛伦兹力方向对熔覆层组织结构的影响,利用X射线衍射仪(XRD)和维氏显微硬度计分析施加电磁复合场前后熔覆层的相组成和硬度分布。结果未施加电磁复合场的熔覆层组织主要为细针状、粗棒状和颗粒状组织。而施加电磁复合场后,熔覆层出现了网状结构,而且方向向下的洛伦兹力可使涂层内部形成空间间距更大的网状结构。此外,单独施加稳态磁场后,熔覆层只出现细针状和粗棒状组织。电磁复合场施加前后熔覆层硬度与基体相比,均有很大的提高。但未施加电磁复合场的熔覆层硬度变化幅度较大;施加电磁复合场后,随着距熔覆层表面距离的增加,硬度的变化幅度比较平缓。结论在洛伦兹力作用下,可得到TiB_w/Ti网状结构的复合涂层,电磁复合场使TiB_w/Ti网状结构强化相均匀分布,同时提高涂层的显微硬度。     

Microstructure and thermal stability behavior of a rapidly solidified Al—Ti—Fe—Cr alloy

A rapidly solidified Al-2.5Ti-2.5Fe-2.5Cr(mass fraction in%) alloy was prepared by melt spinning.Asquenched and as-annealed microstructures were studied by X-ray diffractometry(XRD),transmission electron microseopy(TEM),high-resolution transmission electron microscopy(HREM) and energy dispersive spersive spectrum(EDS) analysis,The microhardness of the alloy at different annealing temperatures was measured.The results obtained indicate that the microhardness of the rapidly solidified Al-2.5Ti-2.5Fe-2.5Cr alloy does not vary with differnet annealing temperatures.The as-quenched microstructure of the alloy includes two kinds of dispersed primary phases:Al3Ti and Al13(Cr,Fe)2,After annealing at 400℃ for 10h,the stable phase Al13Fe4 appears in the microstructure.     

GH5188高温合金组织特征及冷热加工过程组织演变

为了给控制生产工艺、优化产品性能提供理论参考,利用SEM、EDS和Thermo-Calc热力学软件研究了GH5188钴基高温合金生产加工过程中的组织演变及热处理工艺。结果表明:GH5188合金主要相组成为γ相、M_6C和M_(23)C_6,采用1200℃/20 h的均匀化制度可明显消除铸态组织偏析;热轧态组织晶粒细小且有大量碳化物沿着轧向平行析出;冷轧态组织晶粒扭曲变形严重,颗粒状M_6C为主要析出相。当退火温度高于1170℃时,晶界处的二次碳化物基本回溶,再结晶晶粒能够正常长大。