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。     

一种新型高温合金凝固组织和元素偏析行为研究

采用热力学平衡模拟计算、差热分析(DTA)和等温凝固淬火试验(ISQ)相结合的方法对一种新型镍基高温合金K4750合金的凝固组织和主要元素的偏析行为进行研究。结果表明,实际K4750合金的固相线温度为1270℃,液相线温度为1350℃,MC型碳化物析出温度为1320℃;凝固顺序为L→γ(1350℃),L→γ+MC(1320℃)。K4750合金在凝固初期凝固速度较快,液相体积分数下降明显,凝固后期速度开始变慢,在1310～1290℃温度区间内枝晶间连通残余液相开始断开,同时会有大块状的MC相析出,进一步阻碍液相的连通,从而极易导致合金凝固疏松的形成。合金中W、Fe、Cr的溶质分配系数大于1,富集于枝晶干,为负偏析元素;Ti、Nb、C、Mo的溶质分配系数小于1,富集于枝晶间的液相中,为正偏析元素。     

高Cr铸造Ni基高温合金K4648的显微组织

真空感应熔炼高Cr铸造Ni基高温合金K4648,重熔浇注成等轴晶成形试棒.对薄截面试棒和厚截面中柱管浇道进行(1 180℃,4 h)固溶处理和(1 180℃,4 h)+(900℃,16 h)标准热处理.铸态和热处理态试样通过光学金相、定量金相、扫描电镜及能谱分析和X射线衍射分析确定合金中相的种类、形貌和成分.结果表明:K4648合金铸态组织中主要存在γ基体、初生α相和MC碳化物;初生α相是Ni、Mo和w在Cr中的过饱和固溶体,其中Ni含量(摩尔分数)可达30%以上,本研究中的α相可命名为α-(Cr,Ni):在0.2 N载荷下,该α相的维氏显微硬度值为6.3 GPa,是一种硬而脆的相;经(1 180℃,4 h)同溶处理,初生α相和MC碳化物都会回溶,并且转变为M23C6碳化物,M23C6碳化物比初生α相具有更高的Cr含量和更低的Ni含量.固溶处理后特别是在厚截面试样中还残存未转变的α相和MC碳化物.(1 180℃,4 h)+(900℃,16 h)标准热处理后,合金内部广泛析出片状次生α相和γ'-Ni3(Al,Ti,Nb)相,且在晶界区补充析出粒状M23C6碳化物,起到强化合金的作用.     

Pb-Bi包晶合金凝固过程的DSC差热分析

利用差示扫描量热分析仪(DSC)对Pb-Bi包晶合金的凝固过程进行了差热分析研究,确定了不同成分的Pb-Bi合金的固、液相线温度和初生相析出及包晶反应的温度。同时通过分析DSC曲线和凝固组织获得了不同成分的合金在不同的冷却速率下初生α相的形核过冷度及其体积分数,以及初生α相和包晶β相的结晶潜热。结果表明,初生α相的形核过冷度随着合金成分和冷却速率的增大而增大,其体积分数与结晶潜热却随合金成分的增加而减小,随冷却速率的增加而增大,包晶β相的体积分数与结晶潜热则与初生相的变化规律相反。     

Ru对铸造镍基高温合金凝固行为的影响

采用等温凝固实验与差热分析相结合的方法 ,对无Ru和含 3.0 %(质量分数 )Ru的两种低Cr高W铸造镍基高温合金的凝固过程进行了比较分析 ,得到两种合金在不同温度下的凝固组织、凝固顺序图和凝固特性曲线。结果显示 :Ru的加入对低Cr高W铸造镍基高温合金的液相线温度无明显影响 ,但对初生MC碳化物以及γ γ′共晶的析出温度有明显作用。Ru是一个偏析倾向很弱的元素 ,且不改变其他合金元素的偏析特性。加Ru可以起稳定γ的作用 ,能有效抑制大块初生M6C碳化物的形成。显示了Ru对低Cr高W铸造镍基高温合金显微组织稳定性的有利作用。     

690合金平衡相析出规律的热力学数值模拟

690合金中的相析出规律直接影响着其晶界应力腐蚀抗力。应用Thermo-Calc 软件模拟计算了690合金的成分变化和热处理温度对平衡相析出规律的影响。结果表明:C 含量明显影响 M23C6 的析出规律,而对γ′和α-Cr 相的影响较小;Cr 含量对 M23C6、γ′和α-Cr相的析出规律都有明显影响;Fe含量对相析出规律影响很小。由此得出结论:合金固溶温度应在1050 ℃以上,等温热处理温度应在700 ℃以上。     

铁含量对K418合金TCP相析出规律的热力学分析

利用Thermo-Calc软件热力学计算得出铁含量对K418合金的TCP相析出规律的影响。结果表明：K418合金析出相为MC相、M23C6相、γ相、γ′相、σ相、μ相、α-Cr相、M3B2相和液相。随着铁的质量分数从2.5%降至0%,碳化物、硼化物、液相线的含量变化较小,有少量α-Cr相析出。为减少K418合金TCP相析出,铁的质量分数建议控制在1.25%以下,无σ相析出且TCP相含量较少。实际生产中制定K418合金铁含量的目标值还需考虑设备状况和冶炼烧损量。     

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利用Thermo-Calc软件计算得出Al含量对K418合金的TCP相析出规律的影响.结果表明:K418合金析出相为MC相、M23C6相、γ相、γ1相、σ相、μ相、α-Cr相、M3B2相和液相.Al质量分数在6.5％～5.5％成分范围内,碳化物、硼化物、液相线的含量变化较小,有少量α-Cr相析出.随A1含量减少,TCP相析出含量而减少且呈阶段性变化,在710℃以下以μ相析出为主;在710℃和840℃之间以σ相析出为主.降低σ相析出含量,Al质量分数建议控制在6.0％～5.5％范围之内.降低μ相和TCP相析出含量,Al含量建议接近下限.综合考虑,为减少K418合金TCP相析出,Al质量分数建议尽量接近下限5.5％,而实际生产中制定Al含量的目标值还需考虑合金使用强度、冶炼烧损量和脱氧消耗量.     

DD6单晶高温合金凝固特性研究

利用等温凝固淬火法、光学金相技术、定量金相技术以及扫描电镜、能谱分析等方法,研究了Re含量为2%的DD6单晶高温合金的凝固特性,结果表明,合金凝固过程中所析出相依次为γ相→MC相→共晶γ′→枝晶间γ′→枝晶干γ′,DD6合金的固-液相温度范围(ΔT)、有效结晶温度范围(ΔT2)和F值(枝晶间失去补缩能力温度下的液相体积分数)较小,铸造性能较好.     

Mg-6Zn-xCu-0.6Zr合金凝固路径及热裂倾向性

基于修正的Clyne-Davies热裂模型(CSC~*),对Mg-6Zn-xCu-0.6Zr(x%=0,1%,2%,3%,质量分数)合金热裂倾向性进行预测;采用双电偶热分析法研究Mg-6Zn-xCu-0.6Zr合金凝固路径、凝固过程中的特征温度、枝晶干涉固相分数等。利用"T"型热裂模具测试系统采集Mg-6Zn-xCu-0.6Zr合金凝固收缩力随温度(或时间)的变化曲线。实验结果与CSC~*预测值均表明合金的热裂倾向性随着Cu含量的增加而减小。Cu元素的加入使初生α-Mg相的析出温度降低、MgZn_2相的析出温度升高,从而使合金的凝固温度区间变窄,降低合金的热裂倾向性。Mg-6Zn-(0,1)Cu-0.6Zr合金热裂纹断口主要为液膜和分离的自由枝晶臂。Mg-6Zn-(2,3)Cu-0.6Zr合金断口表面生成大量的低熔点共晶相,液膜较厚,增强残余液相对分离的枝晶补缩能力,降低合金的热裂倾向性。     

胫骨生物陶瓷复合材料的微结构增韧机理

扫描电镜观察显示胫骨是一种由羟基磷灰石和胶原蛋白组成的自然生物陶瓷复合材料.羟基磷灰石具有层状的微结构并且平行于骨的表面排列.观察也显示这些羟基磷灰石层又是由许多羟基磷灰石片所组成,这些羟基磷灰石片具有长而薄的形状,也以平行的方式整齐排列.基于在胫骨中观察到的羟基磷灰石片的微结构特征,通过微结构模型分析及实验,研究了羟基磷灰石片平行排列微结构的最大拔出能.结果表明,羟基磷灰石片长而薄的形状以及平行排列方式增加了其最大拔出能,进而提高了骨的断裂韧性.     

Prospects of the Use of Synergetic Approach to Solution of Problems of the Science of Nanomaterials

A synergetic approach to solution of problems of self-controlled synthesis of nanostructures and creation of self-organizing nanotechnologies is considered in connection with the superproblem of creation of materials with functional properties resembling those of biosystems. __________ Translated from Metallovedenie i Termicheskaya Obrabotka Metallov, No. 7, pp. 55 – 61, July, 2005.     

Kinetics of the oxidation of metals — Influence of self-diffusion of metal

The importance of the self-diffusion of a metal during its oxidation by a gas is treated for the cases of nonstoichiometric oxides having either interstitial cation or cation vacancies. We have established a general relationship for the reaction rate when a mixed diffusion process occurs. From this relationship, we have shown that the pressure dependence can be different, according to whether the rate-determining process is the self-diffusion through the metal or through the product.     

Features of formation of the structure in production of blanks of disks of heat-resistant nickel alloys

Conclusions To provide a high level of mechanical properties in wrought blanks of cast ÉP741NP and ÉP962 alloys it is necessary to form controlled structures. A necklace-type structure formed in homogenizing isostatic treatment, subsequent thermomechanical working including alternation of the operations of deformation in the (+)-area and recrystallization anneals, and final heat treatment is preferable. The temperature conditions of all stages of thermomechanical working are strictly controlled, especially the final operation of deformation and heating for hardening. To eliminate hardening cracks and distortions it is necessary to use molten salts at t=600°C as quenchants. The use of multiple production operations makes it possible to significantly reduce the structural inhomogeneity related to inhertance of the original dendritic structure. However, the structure of the final semifinished product is nevertheless characterized by a difference in occurrence of the processes of polygonization and recrystallization between the former dendritic cells and the interdendritic spaces in deformation and heat treatment.To obtain structurally homogeneous blanks for gas turbine engine parts it is necessary to use basically new methods of remelting such as vacuum double electrode remelting and electron beam remelting with an intermediate vessel.Translated from Metallovedenie i Termicheskaya Obrabotka Metallov, No. 12, pp. 25–29, December, 1991.     

Ab-initio calculation of enthalpies of formation of intermetallic compounds and enthalpies of mixing of solid solutions

A large number of ab-initio calculations of energies of formation of intermetallic compounds have been performed in the last 15 years. The currently used methods are listed. The paper presents a review of the aluminium based compounds which have been studied. Comparisons of calculated and experimental enthalpies of formation are provided for aluminim-3d and-4d transition metal alloys at equiatomic composition. The modelling of the enthalpies of mixing of solid solutions based on a given lattice is described.     

试论洋务派教师聘任的思想

洋务派在洋务学堂的办学活动中,为了解决西学专业学科的教学困难,采用了聘请外籍教师的应急措施.他们以真才实学,合同制管理作为主导思想,并认为这种解决师资的途径只是权宜之计,并非久远.从客观上看,洋务派的教师聘任思想有深刻的历史影响.