高温低周疲劳损伤对FGH96合金力学性能影响的实验研究

通过设计FGH96粉末高温合金的高温低周疲劳试验和高温单轴拉伸试验,研究了不同应力水平下高温低周疲劳损伤对合金力学性能的影响,结合对断口形貌的观察和成分分析,分析了合金力学性能改变的微观机理。结果表明,受疲劳载荷作用期间位错运动的影响,合金的屈服强度、抗拉强度在损伤前期表现出上升的趋势;损伤后期,随着材料内部裂纹的不断增多及扩展,合金的弹性模量、抗拉强度不断退化。合金力学性能的变化与疲劳加载的应力水平表现出明显的相关性。断口显微组织分析表明,随着损伤程度的增加,合金高温拉伸断裂模式由韧性逐渐向脆性转变,高温氧化加速了断裂模式的转变。     

镍基粉末高温合金FGH97的强化设计北大核心CSCD

为了提高粉末高温合金FGH97的拉伸强度,同时保持基础合金良好的塑性、高温持久性能和较好的组织稳定性,通过正交设计和热力学计算,调整了FGH97中Co、Cr、Mo、W 4种固溶强化元素的含量,结合热力学计算结果筛选出3种成分的设计合金,对合金进行显微组织观察、物理化学相分析、室温高温拉伸等力学性能检测,以及长时效热处理试验。结果表明:在FGH97基础上调整成分的设计合金具有更高的室温、高温拉伸强度,实现了很好的强化效果;设计合金塑性损失不明显,还具有更长的高温持久寿命及较好的组织稳定性。     

镍基粉末高温合金FGH97的强化设计

为了提高粉末高温合金FGH97的拉伸强度,同时保持基础合金良好的塑性、高温持久性能和较好的组织稳定性,通过正交设计和热力学计算,调整了FGH97中Co、Cr、Mo、W 4种固溶强化元素的含量,结合热力学计算结果筛选出3种成分的设计合金,对合金进行显微组织观察、物理化学相分析、室温高温拉伸等力学性能检测,以及长时效热处理试验。结果表明:在FGH97基础上调整成分的设计合金具有更高的室温、高温拉伸强度,实现了很好的强化效果;设计合金塑性损失不明显,还具有更长的高温持久寿命及较好的组织稳定性。     

近等温锻造FGH4095高温合金的显微组织及力学性能

以FGH4095高温合金作为研究对象,实验得到喷射态、热等静压态和近等温锻造态的FGH4095高温合金,通过扫描电子显微镜和透射电子显微镜,以及拉伸实验观察分析显微组织和力学性能。结果表明,近等温锻造态FGH4095合金显微组织及力学性能优于其他两种状态的合金。     

新型第三代粉末高温合金FGH100L的显微组织与力学性能

采用喷射成形(SF)+热等静压(HIP)+等温锻造(IF)+热处理(HT)工艺制备第三代粉末高温合金FGH100L。研究固溶热处理温度和制备工艺对FGH100L合金的显微组织与力学性能的影响。结果表明,SF+HIP+IF态FGH100L合金显微组织对固溶温度的变化非常敏感,随固溶温度的升高(1110～1170℃),合金的晶粒尺寸长大,γ'强化相的尺寸先增加后减小,其硬度、室温/高温拉伸强度和塑性均呈先增大后减小的趋势。在固溶温度为1130℃时,FGH100L合金中3种尺寸的γ'相的数量平衡匹配较为合理,合金的显微组织特征最佳,合金的硬度和室温/高温拉伸性能均最高。且该温度下,FGH100L合金经SF、SF+HIP+HT和SF+HIP+IF+HT不同工艺处理后,晶粒尺寸先增大后减小;晶粒形貌发生了近球形-多边形-近球形的转变;SF+HIP+HT态合金晶粒尺寸增大,晶界弯曲程度较低。由于SF+HIP+IF+HT工艺使FGH100L合金发生再结晶,细化了晶粒,出现链状组织,形成弯曲晶界,合金具有更高的屈服强度;在SF+HIP+HT和SF+HIP+IF+HT工艺下合金的室温拉伸断口从沿晶脆性断裂转变为穿晶-沿晶混合断裂,高温拉伸断口为沿晶断裂。     

镍基粉末冶金FGH95高温合金的拉伸及低周疲劳性能研究

在420～650℃的温度范围内,研究了PM FGH95高温合金在应变率0.0001～0.01 s-1范围内的拉伸性能及在不同应力比R=-1及R=0下的低周疲劳性能.拉伸试验结果表明:在此温度范围内,应变率对弹性模量、拉伸屈服强度及塑性模量的影响可以忽略不计;并且应变率自0.0001 s-1增大至0.01 s-1时,弹性模量、拉伸屈服强度及塑性模量受温度的影响也不明显.PM FGH95合金受材料微结构的影响很大,材料含有的微缺陷对其力学性能有非常不利的影响.LCF试验结果表明:PM FGH95合金是循环硬化材料.当应力比R=-1时,温度对LCF寿命的影响很小;但在应力比R=0时,LCF寿命受温度的影响很大,且随着温度的增加材料的低周疲劳寿命减小.SEM断口扫描发现,断裂表面有很多的解理面,但没有疲劳条带,且此断裂模式下没有明显的塑性变形,所以FGH95合金的低周疲劳寿命几乎是由裂纹萌生阶段决定的.     

Incoloy 825镍基高温合金电子束焊工艺及接头组织与力学性能分析

采用电子束焊，对空冷器管箱Incoloy 825镍基高温合金进行对接焊试验. 通过对焊接接头的组织观察，并结合拉伸力学性能以及接头的冲击韧性等试验，分析镍基高温合金电子束焊接头的组织和力学性能. 结果表明, 采用电子束焊焊接镍基高温合金可以得到良好的焊接接头，焊缝区组织由大片等轴晶和少量柱状晶组成；焊缝区没有出现明显的元素烧损现象；焊缝、热影响区硬度达到母材硬度值；焊缝接头抗拉强度达到600 MPa，接近母材抗拉强度，接头断裂形式为韧性断裂；焊缝和热影响区的冲击吸收能量高于母材区，其中焊缝区的冲击吸收能量达到了262 J，冲击断口形貌为韧窝状.     

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.     

时效态Al-5.5Cu-0.9Mg-0.2Sc-0.15Zr-1.0Ti合金的显微组织与拉伸性能

通过进行光学显微镜、扫描电镜观察及拉伸性能测试,研究了时效态Al-5.5Cu-0.9Mg-0.2Sc-0.15Zr-1.0Ti合金的显微组织及不同温度下的拉伸性能。结果表明:Ti元素的添加,可以在合金晶粒内部产生Al3Ti相。随着时效时间的增加该合金室温抗拉强度和屈服强度均呈先增加后降低的趋势,并在时效8 h时达到最大值。断后伸长率随时效时间的增加呈现出下降的趋势。对T6态的Al-5.5Cu-0.9Mg-0.2Sc-0.15Zr-1.0Ti合金进行高温拉伸试验,其结果表明,随着试验温度的升高,合金的拉伸强度有所下降,而断后伸长率升高。利用SEM对合金的拉伸断口形貌进行观察,结果表明,在常温拉伸加载条件下,合金的拉伸断裂方式是以脆性为主的韧脆混合断裂;在高温拉伸加载条件下,合金断口处存在大量韧窝,断裂方式为韧性断裂。比较室温拉伸与高温拉伸的拉伸断口形貌可知,合金断裂方式由韧脆混合断裂转变为韧性断裂。     

典型阻燃钛合金半固态锻造的力学特性

将典型Ti14合金在半固态进行了1次锻造成形,对锻造试样进行拉伸,研究其室温和高温的力学性能,并对拉伸断裂机理进行了分析。结果表明:不同的半固态温度和变形量对锻造试样的力学性能有明显的影响,随着温度和变形量的提高,强度增大,塑性降低,在1050℃和75%变形量时,合金强度最高;高温拉伸与室温拉伸表现出相同的趋势。随着温度的升高,拉伸断口由典型的穿晶断裂转变为沿晶断裂和穿晶断裂的混合断裂。     

FGH96合金微观组织和力学性能调控研究

利用电子探针、场发射扫描电镜等先进检测手段分析了粉末冶金FGH96合金在不同固溶热处理条件下的组织演变和力学性能。结果表明：通过电子探针分析粉末冶金FGH96合金涡轮盘边缘部分,发现可观察到亮白色颗粒状的硼化物相,对照元素面扫描图像,可以判定硼化物相主要为富含元素W和Mo;随着固溶温度从1080℃增加至1160℃,抗拉强度和屈服强度都小幅度增加,而随着冷却速率的增加抗拉强度和屈服强度相应增加;通过不同固溶温度处理后FGH96合金的蠕变性能相当,而随着冷却速率的增加,蠕变抗力大大增加。     

Y2O3含量和烧结温度对ODS镍基合金性能的影响

采用粉末冶金技术,以不同质量分数(0%～10%)Y2O3为弥散相,用不同的烧结工艺制备出ODS(oxide dispersion strengthened)镍基高温合金,借助XRD,OM,SEM,EDAX研究了氧化物含量和烧结温度对ODS镍基高温合金性能的影响。结果表明:含1.5%Y2O3经1260℃保温2h真空烧结的试样具有较佳的综合性能,相对密度为90.9%,抗拉强度为669MPa。对用不同球磨工艺制备的合金粉末进行XRD物相分析,并从试样断口显微组织、微区成分上分析氧化物含量和烧结工艺对合金力学性能产生影响的机制。     

夹杂物对FGH95粉末高温合金切削加工力学特性的影响

FGH95粉末高温合金作为一种高强度、高耐热性的镍基高温合金,常用在制造先进航空发动机的压气机盘、涡轮盘、涡轮轴以及涡轮盘挡板等高温承力转动部件,是一种典型的难加工材料.FGH95粉末高温合金中非金属夹杂物的成分、含量、分类、形貌对粉末高温合金材料性能有着重要的影响.从切削加工角度,采用力学分析和显微镜观察的方法研究了FGH95粉末高温合金中非金属夹杂物对切削加工刀具的影响,分析了切削加工时非金属夹杂物的力学特性,提出了夹杂物在切削加工过程中的变形机理.     

Effect of Argon-Induced Porosity on Mechanical Properties of Powder Metallurgy Titanium Alloy Components using Hot Isostatic Pressing

This work reported the Ar-induced porosity in powder metallurgy Ti-5Al-2.5Sn alloy prepared by hot isostatic pressing(HIPing).The obtained microstructures of powder compacts were studied through optical and scanning electron micro-scopes,X-ray tomography,and the mechanical properties evaluated through tensile and impact tests.The results showed that the Ar-induced porosity is related to the hollow powder with gas bubble and the Ar leakage of sealed container during the powder densification.The hollow powder with gas bubble shows no obvious effects on mechanical properties of as-HIPed powder compacts.The Ar content decreases with the increasing shrinkage of encapsulated powder.0.7％ Ar-induced porosity degrades the impact toughness,but no reductions of tensile properties were obtained.Ar content test is an effective method to detect the powder compacts with Ar concentration.     

复合板设备检漏的几种方法

通过室温拉伸及扫描电镜(SEM)分析，研究了添加不同含量的稀土元素Nd对烧结态粉末钛合金的断口及力学性能的影响。结果表明，添加稀土元素可以有效改善粉末钛合金的室温塑性，使烧结态粉末钛合金室温延伸率达到21％，达到了熔断材水平。而且加入稀土后，在粉末钛合金中形成了稀土氧化物颗粒，颗粒尺寸小于5μm，在拉伸过程中，稀土氧化物断裂，起到了颗粒强化作用。添加0．8％～1．2％(质量分数)稀土钕可以得到室温综合性能优良的低成本粉末钛合金。     

Fabrication and characteristics of magnesium alloys produced via powder metallurgy

1　ＩＮＴＲＯＤＵＣＴＩＯＮＭａｇｎｅｓｉｕｍａｌｌｏｙｓ ,ｅｓｐｅｃｉａｌｌｙＭｇｍａｔｒｉｘｃｏｍ ｐｏｓｉｔｅｓ ,ａｒｅｅｘｃｅｌｌｅｎｔｃａｎｄｉｄａｔｅｓｆｏｒｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇｌｉｇｈｔｓｔｒｕｃｔｕｒａｌｍａｔｅｒｉａｌｓｂｅｃａｕｓｅｏｆｔｈｅｉｒｈｉｇｈｓｐｅｃｉｆｉｃｓｔｉｆｆ ｎｅｓｓａｎｄｓｐｅｃｉｆｉｃｓｔｒｅｎｇｔｈ ,ｇｏｏｄｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌｓｔａｂｉｌｉｔｙａｎｄｈｉｇｈｄａｍｐｉｎｇｃａｐａｃｉｔｙ .Ｔｈｕｓ ,Ｍｇａｌｌｏｙｓａｒｅｅｘ ｐｅｃｔｅｄｉｎａｄ…     

热处理对粉末冶金铝铜合金组织性能的影响

以纯铝和氧化铜粉末为原料,运用热等静压原位合成技术,制备了粉末冶金铝铜合金(Al-4.5%Cu)。研究了固溶和时效工艺对其组织和性能的影响,并分析讨论其作用机理。结果表明,粉末冶金法制备的铝铜合金组织均匀、致密,固溶+时效处理使合金硬度、强度明显提高,塑性和韧性略有下降。经过550℃×11 h固溶+150℃×46 h时效处理,合金的维氏硬度HV为1300 MPa,抗拉强度σb为328 MPa,冲击韧性αk为72.85 kJ.m-2,伸长率δ为6.63%。     

固溶处理和疲劳保载时间对FGH96合金高温疲劳裂纹扩展速率的影响

测定了FGH96合金在650℃空气环境中的疲劳裂纹扩展速率,研究了合金显微结构、固溶冷却速率及保载时间对FGH96合金裂纹扩展速率的影响。结果表明,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。FGH96合金的高温疲劳裂纹扩展速率随保载时间的增加而增加,其断裂模式为沿晶断裂。     

固溶热处理对新型镍基粉末FGH98Ⅰ高温合金组织与性能的影响

对新型镍基粉末高温合金(FGH98Ⅰ)在不同温度下进行固溶热处理,采用热力学相计算、光学显微镜、场发射扫描电镜及化学相分析等研究了亚固溶和过固溶合金的析出相和显微组织,并综合分析了组织与性能的关系。结果表明:FGH98Ⅰ合金经1130℃亚固溶和1190℃过固溶处理后的析出相均为γ’、MC、M23C6和M3B2等,未发现TCP(拓扑密堆)相。FGH98Ⅰ合金亚固溶热处理后晶粒稍有长大,存在尺寸不同的初次、二次和三次γ′相;过固溶热处理合金的晶粒明显长大,存在单模分布的二次γ′相;前者由于晶粒较小使强度更高,后者因减小二次γ′相尺寸和消除初次γ′相,PPB(原始颗粒边界)和残余枝晶,提高了合金的高温塑性和持久性能,说明不同晶粒尺寸和γ′相特征是FGH98Ⅰ盘件获得双性能的关键因素。