镍基单晶高温合金γ和γ′相合金元素分布特征

用测算的办法分析了镍基单晶高温合金中γ和γ′相元素的分布特征.枝晶干和枝晶间γ和γ′相的化学成分测算表明,Cr、Mo、Co主要分布在γ相中,Ta、Al主要分布在γ′相,Ta在γ和γ′相中的分配比最大,W的分配比最小,Cr、Mo、W元素的分布特征为01,为正分布.对枝晶干和枝晶间错配度的测算表明,枝晶干和枝晶间的错配度相差较大,枝晶间的γ-γ′错配度大于枝晶干的错配度,这与试样中这两个区域γ′的尺寸大小和形态特点相对应.     

镍基高温合金中γ/γ’两相晶格错配度的研究进展

综述了表征镍基高温合金中γ/γ’两相晶格错配度的各种方法,也总结了合金元素、热处理制度、形变、厚度等各种因素对错配度影响的研究进展。     

合金元素对镍基高温合金γ′固溶温度的影响

配制了38种复杂成分镍基实验合金,测定其γ′固溶温度,利用回归分析方法确定了γ′固溶温度和合金元素间的定量关系并对合金元素的影响进行了评论。用所得的γ′固溶温度线性方程对13种典型商用镍基高温合金进行预测,计算结果与实测数据基本一致。     

定向凝固镍基高温合金的塑性变形与γ′相中的位错结构

本文利用透射电镜观察了定向凝固高温合金DS Rene80在拉伸及蠕变时的位错亚结构。试验结果表明:在低于760℃拉伸时,切割γ′粒子的是在{111}面上夹有APB的(1/2)〈110〉位错对。在不低于760℃拉伸时,切割γ′粒子的是在{111}面上夹有超点阵内禀层错(SISF)γ(1/3)〈112〉不全位错;这些不全位错在大应力的作用下于{111}面上将分解为一根(1/2)〈110〉螺位错和一根(1/6)〈112〉刃位错,并在其间夹有一个APB。在760℃,618MPa条件下蠕变时,切割γ′粒子的是在{111}面上夹有SISF的(1/3)〈112〉不全位错;这些不全位错此时不分解。与此同时,亦有(1/2)〈110〉位错对切割γ粒子。在980℃,190MPa条件下蠕变时,则无γ′粒子被切割的现象。在760℃,618MPa及980℃,190MPa条件下蠕变至第二阶段时,在γ/γ′界面上都形成了二维位错网络墙,墙上位错的攀移是合金形变的控制因素。第二阶段蠕变速率(ε)与立方γ′粒子的尺寸(α)和体积分数(V_f)的关系符合ε∝α/V_f~(2/3)     

Hf含量对镍基粉末高温合金中γ′相形态的影响

研究了含Hf镍基粉末高温合金在长期时效处理过程中γ′相形态的演化过程.结果表明:合金在高温长期处理过程中立方状γ′相发生分裂、呈现出二重平行状和八重小立方体组态.八重小立方体组态作为择优形态不再发生分裂,处于低能稳定状态.不同Hf含量合金的错配度发生明显变化,γ′相的长大或粗化过程可以粗略地分为"界面控制"和"应变控制"2个阶段,γ′相间弹性相互作用能对合金中析出相的形态变化起着重要作用.     

镍基单晶高温合金γ′的定向粗化机理

研究了外应力作用下［００１］取向镍基单晶高温合金γ／γ′共格弹性应变各向异性及γ′定向粗化驱动力问题;针对γ′析出相由立方形演变成杆状、片状和块状筏形组织的实验现象,描述了γ′发生Ｐ型、Ｎ型和Ｐ－Ｎ型定向粗化时原子的扩散途径以及共格相界面的迁移行为;分析了γ′沿不同取向定向粗化时对总相界面能的贡献并讨论了γ′的纵向合并行为．     

直流电流对一种镍基单晶高温合金γ′相析出的影响

研究了不同直流电流密度条件下一种镍基单晶高温合金中γ′相的析出行为．合金经1250℃固溶4h处理后，对其施加不同电流密度且以不同冷却方式进行冷却，考察直流电流对γ′相析出的影响．结果表明，合金在固溶处理后空冷时，随电流密度的增加，γ′相的尺寸和体积分数均增加，面密度减小；在相同的电流密度作用下，随着冷却速率的增加，γ′相尺寸和体积分数减小，面密度显著增加．直流电流产生的电迁移效应和Joule热效应影响γ′相的析出过程，电迁移效应加速原子的扩散，对γ′相析出起促进作用；Joule热效应降低冷却速率，促进γ′相的长大．     

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.     

熔体超温处理对镍基单晶高温合金γ＇相的细化作用

采用光学显微镜、扫描电镜等方法研究了熔体超温处理对镍基单晶高温合金γ＇相的影响。结果表明,随熔体超温处理温度由1500℃升高至1640和1780℃时,一次枝晶间距由177μm分别减小至150和125μm;枝间Ti富集程度降低,W的偏析程度减小。枝晶干和枝晶间γ＇相尺寸均减小,枝间γ＇相由不规则转变成立方形,同时枝间与枝干区域γ-γ＇错配度减小。     

粉末高温合金涡轮盘不同部位冷却γ′相的析出和强化

通过模拟热处理实验研究了新型镍基粉末高温合金涡轮盘在过固溶线温度热处理过程中盘件不同部位冷却γ′相的析出特征,并采用中断冷却方式考察了γ′相在冷却过程中的发展以及合金强度的变化。结果表明：与盘缘部位析出的γ′相比较,盘心部位的平均尺寸和尺寸分布范围更大,形态更为复杂,晶界宽化更明显,而强度较低。在冷却过程中,盘心和盘缘部位的二次γ′相平均尺寸随中断温度的降低均线性增加,但盘心部位的长大速度更大。其中合金强度随冷却温度的减低呈非单调性变化（先降低后升高）,这与γ′相在冷却过程的多阶段形核有关。     

退火处理对新型Ni-Co-Cr基粉末高温合金微观组织与性能的影响

基于Thermo-Calc热力学计算软件及相应的Ni基合金数据库,模拟计算一种新型Ni-Co-Cr基粉末高温合金可能的平衡析出相及其与温度的关系;采用金相显微镜、扫描电子显微镜(SEM)并结合定量分析软件,对合金在不同退火制度下的晶粒与γ′相的演化行为进行分析;同时,利用纳米压痕仪研究退火制度对合金力学性能的影响。结果表明:合金中γ′相的溶解温度约为1154℃。当退火温度低于1000℃时,γ′相均以近球形为主,其尺寸及含量随退火温度的升高和保温时间的延长变化不大;γ′相对晶粒生长起到了有效的钉扎作用,合金的晶粒尺寸无明显增长。当退火温度高于1000℃时,γ′相的形貌逐渐向方形或花瓣状转变,且随着保温时间的延长有分裂的趋势;退火温度的升高使γ′相的尺寸及含量均有较大幅度的降低,合金的晶粒尺寸也有较明显的增加。随着退火温度的升高和保温时间的延长,合金的硬度逐渐降低,但弹性模量无明显变化。综合考虑退火后挤压态合金的微观组织和硬度,优化的退火制度在1000℃、1～2 h条件下进行。     

THE ROLE OF NIOBIUM IN NICKEL-BASED SUPERALLOYS AND CHARACTERIZATION OF PM ALLOY EP741NP

1. IntroductionN iobium 'sprim ary role in superalloysisasa strengthenervia precipitation hardening and via solidsolution strengthening in a lesserextent. N iobium form s M C-type carbides in addition to the gam m adouble prim e (γ')phase N i3N b in iro…     

DD6/FGH96线性摩擦焊接头组织及性能

文中针对航空发动机涡轮盘的典型材料DD6单晶和FGH96粉末合金材料,开展了异种材料线性摩擦焊工艺研究.研究了DD6/FGH96的可焊性,并对DD6/FGH96线性摩擦焊接头进行了组织观察和力学性能测试.结果表明,焊接后FGH96侧组织有明显变形区,而DD6侧组织变形不明显.两种材料焊缝区的γ'相均发生了溶解,而且尺寸也发生变化.拉伸测试结果表明,断裂均发生在DD6单晶侧,接头抗拉强度可与DD6单晶母材相当.     

固溶温度对高温合金GH3600微观组织与硬度的影响

采用光学显微镜、扫描电镜、X射线衍射仪与硬度计等研究了固溶处理温度对镍基高温合金GH3600微观组织与硬度的影响。结果表明:随着固溶温度的升高,合金中的第二相逐渐溶解,基体相的晶粒尺寸快速长大,合金的硬度值呈下降趋势。固溶温度为1010 ℃时,合金获得均匀的晶粒组织,并形成孪晶结构,硬度值达到152.6 HV10。     

热处理工艺对一种镍基P/M高温合金组织性能的影响

研究不同热处理工艺对一种粉末冶金镍基高温合金组织性能的影响。从两种工艺热处理的俄罗斯的该类合金盘件上部分截取试样并进行了组织性能对比分析。结果表明,在γ＇相完全溶解温度以上固溶处理后,淬火冷却速度和随后的时效方式直接影响γ＇强化相、二次碳、硼化物析出的形貌、尺寸和分布。两种工艺热处理的试样中γ＇强化相和碳、硼化物的不同匹配度决定其各自达到最佳的综合力学性能。二者的室温冲击韧性和650℃,980 MPa条件下的低周疲劳寿命和持久性能水平相当,相比之下,工艺Ⅰ试样的拉伸强度低于工艺Ⅱ试样,但工艺Ⅰ试样的塑性高于工艺Ⅱ。     

Comparison of microstructural stability of IN939 superalloy with two different manufacturing routes during long-time aging

Microstructural stability of IN939 superalloy with two different manufacturing routes was investigated during long-term aging at elevated temperatures by light optical microscope (OM) and scanning electron microscope (SEM) equipped with an EDS system. The results show that the coarsening behavior of γ′ particles is primarily impacted by the initial heat treatment conditions, and the ffect of the prior manufacturing route (casting or hot forming) is found to be insignificant, if any, on the γ′ particles coarsening kinetics. In the temperature range of 790–827 °C, IN939 cast/wrought-HT2 alloys have more microstructural stability, while in the temperature range of 827–910 °C, the initial heat treatment marked as HT1 provides more stable microstructure for the cast or wrought IN939 superalloy.     

固溶冷却速度和后处理对新型FGH98Ⅰ镍基粉末高温合金γ′相析出和显微硬度的影响

对新型镍基粉末高温合金FGH98Ⅰ分别进行过固溶和过固溶+亚固溶后处理,利用场发射扫描电镜和显微硬度仪研究了冷却速度对合金γ′相析出和显微硬度的影响。结果表明:随着固溶冷却速度增加,合金中二次和三次γ′相的尺寸减小,二次γ′相形状从蝶形向球形转变,γ′相的形状因子和颗粒密度增大,面积分数和晶界表观宽度减小。在冷却速度≤1.4℃/s时,冷却γ′相分两阶段形核;冷速越快,合金的硬度越高,时效后硬度增高越多;过固溶处理后的亚固溶处理使冷却γ′相粗化和方形化,形状因子减小,晶界γ′相析出密集区消失,硬度降低。另外,还建立了冷速与γ′相平均尺寸和合金硬度之间的函数关系式。该结果为FGH98Ⅰ合金实际双性能盘固溶热处理工艺的选择提供了理论参考。     

FGH95粉末冶金高温合金长期时效的组织稳定性

利用扫描电镜和透射电镜观察了FGH95镍基粉末冶金高温合金在650℃长期时效后的显微结构,评价了该合金在时效过程中的组织稳定性。结果表明,该合金在650℃具有较好的组织稳定性。经500～5000h时效后,合金的主要析出相为γ′相、MC型和M23C6型碳化物,在合金中没有发现TCP相。γ′相在不同热处理时期具有3种不同的尺寸及形貌:尺寸为1～3μm的γ′相,呈不规则块状在晶界析出;尺寸约为500nm的γ′相,呈蝶形均匀分布于基体中,随时效时间延长,其大小、形貌及在基体中的分布稍有变化;更小的γ′相在长期时效过程中经历不规则长大、分裂、再长大和再分裂的循环过程,尺寸在60～200nm范围内变化。合金时效3000h时发现晶界上生成M23C6型碳化物。