新型镍基粉末高温合金的热变形行为

采用Gleeble-1500热模拟试验机对新型镍基粉末高温合金FGH98Ⅰ进行了单向热压缩变形试验,研究了其在变形温度为950～1150℃,应变速率为0.0003～1s-1条件下的热变形行为,建立和对比了不同应变量下的应变速率敏感因子m图和功率耗散效率因子η图,并对热加工图进行了组织验证。结果表明:合金的流变应力随着变形温度的升高和应变速率的降低而降低;不同应变量下的η图与m图相似,随着应变量的增大,峰区的η与m值逐渐升高;当真应变为0.5时,在变形温度为1050℃,应变速率为0.0003s-1条件下,η与m达到峰值,分别为40%和25%,合金发生了动态再结晶,晶粒细化且无内裂纹。该结果为FGH98Ⅰ合金实际热加工工艺的优化提供了理论依据。     

GH90高温合金动态再结晶数学模型构建及验证

为研究GH90高温合金的动态再结晶行为,在Gleeble 1500热模拟试验机上开展了不同温度和应变速率下的等温压缩试验。根据获得的真应力-真应变曲线分析可知,高温状态下GH90合金的主要动态软化机制为动态再结晶。通过对真应力-真应变数据进行分析和处理,构建了GH90合金的动态再结晶临界应变模型和体积分数模型。通过试样微观组织和模型预测结果的对比表明,所构建的GH90合金动态再结晶数学模型能够对GH90合金动态再结晶行为进行准确描述。     

基于加工硬化率的高温合金Inconel 690动态再结晶临界条件

利用Gleeble-3800热模拟实验机,在变形温度为1000~1200℃、应变速率为1~80 s-1条件下进行恒温、恒应变速率的热压缩实验,测试了高温合金Inconel 690(IN690)的真应力—应变曲线。采用加工硬化率方法,研究了Inconel 690高温合金的动态再结晶临界条件,并引入Zener-Hollomn参数建立了材料的临界应变、临界应力、峰值应变和稳态应变的模型。采用加工硬化率方法确定的动态再结晶发生的临界应变值与Sellars提出的经验模型相吻合。     

一种新型镍基粉末高温合金挤压工艺研究

针对一种新型粉末高温合金WZ-A3进行了一系列的热挤压工艺试验,探究了挤压温度、挤压速度、挤压比对棒材显微组织的影响以及棒材的整体组织均匀性。结果表明：在恒定挤压速度35 mm/s、挤压比4.7:1条件下,挤压温度为1110 ℃时,合金棒材已发生完全动态再结晶,当挤压温度继续增加,晶粒发生明显长大。在恒定挤压温度1110 ℃、挤压速度35 mm/s条件下,挤压比为2.1:1时,合金再结晶不完全而且存在较多原始颗粒边界;当挤压比增加至4:1~4.7:1时,再结晶程度完全充分,PPB也完全消除。在恒定挤压温度1130 ℃、挤压比4.7:1条件下,在20~50 mm/s范围内随着挤压速度的增加,晶粒呈长大趋势。在挤压温度1110 ℃、挤压速度35 mm/s、挤压比4.7:1条件下整个挤压棒材的组织较为均匀,从棒材头部到尾部,晶粒略微细化,并且棒材边缘的组织较心部和1/2R更细小。     

镍基粉末高温合金粉末直接锻造技术

镍基粉末高温合金的完全致密化可以通过适当地处理实现,而细化微观组织可以通过再结晶形核实现.本文使用普通液压机且在大气环境下通过粉末直接锻造制备完全致密化的镍基粉末高温合金零件.通过边界取向差测定及分析镍基粉末高温合金零件的再结晶程度.通过Deform-2D/3D有限元软件对粉末直接锻造过程中的实际负载状态进行了模拟验证...     

镍基单晶高温合金的动态再结晶(英文)

利用高温蠕变试验,研究SRR99单晶高温合金在低应变速率下的动态再结晶行为。结果显示,在大气环境且无涂层保护的情况下,长时间高温低应力作用会使单晶合金发生动态再结晶,动态再结晶的温度和临界应变量均低于静态再结晶,再结晶晶粒均位于试样边缘的γ′相贫化层内,再结晶深度较浅,一般不超过15μm。在高温低应变速率下,再结晶以完整晶粒的形式发生,晶粒内无条状γ′相存在。单晶合金在高温低应变速率下的动态再结晶行为主要与高温氧化有关。在实际服役条件下,表面涂层可有效抑制动态再结晶的发生。此外,还利用高温压缩试验,研究了SRR99单晶合金在高应变速率下的动态再结晶行为。在高应变速率下,单晶合金发生动态再结晶的温度和临界应变量均显著提高,再结晶以胞状组织的形式发生,晶胞内含有大量粗大的条状γ′相。     

一种新型镍基高温合金的动态再结晶行为

采用等温热压缩实验研究了一种新型镍基高温合金在不同热变形条件下(变形温度1040～1120℃、应变量0.35～1.2、应变速率0.1 s^-1)的动态再结晶行为。通过光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)和电子背散射衍射仪(EBSD)研究变形温度和应变量对合金热变形过程中组织演变和动态再结晶(DRX)形核机制的影响。结果表明,根据加工硬化率曲线能够准确确定DRX出现的临界应力和临界应变。合金的DRX晶粒体积分数随变形温度和应变量的增加而增加。在高温低应变速率下,不连续动态再结晶(DDRX)和连续动态再结晶(CDRX)形核机制同时发生。随着变形温度的升高,CDRX形核机制减弱,而CDRX机制在高温条件下占据主导。随着应变量的增加,合金中DDRX机制逐渐变强。热变形后期,CDRX仅作为辅助形核机制发挥作用。另外,Σ3孪晶界的形成有助于DRX晶粒的形核。     

某新型粉末高温合金的晶粒细化

运用Gleeble-1500热模拟机,对热等静压态的某新型粉末高温合金进行了形变温度在1120～1170℃和应变速率在2×10-3～2×10-1s-1下的热压缩实验研究。实验结果表明:热压缩过程发生了动态再结晶,形变温度和应变速率对动态再结晶细化晶粒有重要影响;在高应变速率、低于γ′相完全固溶温度下可获得动态再结晶细晶组织;在高于γ′相完全固溶温度下再结晶晶粒尺寸粗化;其动态再结晶晶粒平均尺寸与Zener-Hollomon参数呈双对数线性关系。     

粉末粒度对一种新型镍基粉末高温合金热变形行为的影响

利用EBSD、SEM、OM、热模拟试验机等对比研究了不同粉末粒度制备的一种新型镍基粉末高温合金(WZA3)在不同热压缩变形条件下的变形行为和组织差异性。结果表明：相比细粉制备的HIP-01样品而言,粗粉枝晶组织明显,成分偏析严重,其制备的HIP-02样品中残余粗大γ′较多。低温(1050、1080℃)高应变速率(1、0.1s-1)时,HIP-01样品峰值应力值高于HIP-02。热压缩后HIP-01样品边缘开裂情况较HIP-02严重,HIP-01样品保留了大部分原始热等静压组织,裂纹优先在粉末原始颗粒边界(priorparticleboundary,PPB)处产生,HIP-02样品边缘出现了部分再结晶组织。在1080℃/0.001 s^-1时,HIP-02样品峰值应力较HIP-01低约30 MPa,HIP-02样品热压缩过程再结晶现象明显,再结晶晶粒均匀,HIP-01样品出现项链晶组织,再结晶不充分。粗大γ′有利于促进1050和1080℃时HIP-02样品的再结晶。高温(1150℃)、低应变速率(0.001、0.01s^-1)时,γ′全部溶解进基体...     

一种镍基粉末高温合金的静态再结晶行为

用EBSD和SEM等技术手段研究了热变形后的某种新型镍基粉末高温合金在不同温度下的静态再结晶行为。结果表明,镍基高温合金的静态再结晶开始温度在900℃以上,合金的显微硬度显著下降;而在组织中存在的γ’相和碳化物颗粒抑制再结晶晶粒的长大,在1100℃再结晶退火后合金的平均晶粒尺寸在约5μm。     

新型粉末高温合金静态再结晶退火的试验研究

通过对热等静压态某高温合金冷变形试样在不同温度和不同保温时间段进行再结晶退火试验,结合热力学计算研究了静态再结晶晶粒尺寸的变化规律。结果表明,该合金中r′相的开始固溶温度为1109cC;在1050℃;低于r′相温度再结晶退火,晶粒尺寸随退火时间的延长变化不大;在1150℃或1170cC高于r′相固溶温度区间再结晶退火,晶粒尺寸明显粗化。     

新型镍基粉末高温合金微量元素的相研究

对新型第3代粉末高温合金母合金、等离子体旋转电极法生产(PREP)粉末和热等静压态合金中的微量元素Hf,Zr和Ta的存在相进行了研究。结果表明:母合金中微量元素Hf,Zr和Ta主要以一次MC型碳化物存在,呈块状、条状和蝶状分布于枝晶间;原始粉末中碳化物大致可分为两类:一类为富Ti,Ta和Nb,另一类为含有Ta,Hf和Zr,两类碳化物均含有一定量非碳化物形成元素Co和Ni及弱碳化物形成元素Cr和Mo,以块状、粒状分布于枝晶间或胞晶间。另外,热等静压态分析表明,微量元素Hf,Ta和Zr主要以晶内和晶界MC型碳化物存在,说明微量元素Hf,Zr和Ta以MC型碳化物存在并具有一定遗传性的特点。与原始粉末相比,热等静压态γ′相和碳化物中的Ta量比较少。     

FGH4096粉末高温合金的热变形行为

对FGH4096合金进行了变形温度1050～1140℃,应变速率0.001～2s-1的热压缩实验。分析了合金的流变行为,构建了Arrhenius型本构方程,得到合金的热变形激活能为870.785kJ/mol。并建立了能够准确描述热加工过程中能量耗散情况和预测变形失稳的热加工图。结果表明:能量耗散与动态再结晶和晶粒长大有关,在变形温度Td为1050～1070℃,应变速率ε为0.001～0.01s-1范围内,峰值耗散率为61%(1050℃,0.001s-1),此区域易形成"项链"组织,很多晶粒处于形核阶段;在Td为1100～1140℃,ε为0.001～0.01s-1范围内,能量耗散峰值达50%(1110℃,0.001s-1),此时,晶界迁移显著,再结晶晶粒明显长大;在Td为1070～1100℃,ε为0.01～0.1s-1范围内,能量耗散率大于39%左右,再结晶完全、晶粒细小。Td为1060～1100℃,ε为0.5～2s-1时,合金落入流变失稳区,能量耗散率达到最小值,局部变形严重是造成流变失稳的重要原因。     

某新型粉末高温合金热压缩变形特性的研究

采用Gleeble-1500热模拟机研究了某新型粉末合金在变形温度为1070～1170℃、应变速率为5×10-4s-1～2×10-1s-1的热压缩塑性变形行为,分析了合金流变应力、应变速率、变形温度之间的关系。结果表明,该合金的真应力-应变曲线在高应变速率下(ε≥2×10-2s-1),呈现出典型的动态再结晶特征,低应变速率下(ε≤2×10-3s-1),呈现动态回复特征;热塑性变形流变行为可用包含Arrhenius项的Z参数描述;随着变形温度的提高,该合金的应变速率敏感指数值变化很小。     

新型涡轮盘用高性能粉末高温合金的研究进展

综合分析了国外第3代粉末高温合金的化学成分、显微组织和点阵常数,总结出新型涡轮盘用高性能粉末高温合金的研发趋势,重点介绍了作者课题组与钢铁研究总院合作在国内率先进行我国新型第3代高性能粉末高温合金的初期研究工作与成果,并提出了研制高性能粉末高温合金的重点研究方向。     

固溶冷却速度和前处理对新型镍基粉末高温合金组织与显微硬度的影响

对新型镍基粉末高温合金FGH98Ⅰ分别进行亚固溶前处理+过固溶和过固溶热处理,利用光学显微镜,场发射扫描电镜和显微硬度仪研究冷却速度对合金组织与显微硬度的影响。结果表明:过固溶处理前的亚固溶前处理使锻态合金中大晶界γ′相发生部分溶解,晶粒稍有长大,对过固溶热处理冷却γ′相析出的影响不显著;随着冷速增加,合金中二次和三次γ′相的尺寸减小,二次γ′相的形状从蝶形向球形转变,γ′相的颗粒密度增大,面积分数减小,在冷却速度≤1.4℃/s时,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。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。     

固溶处理对 P/M FGH95 合金裂纹扩展速率的影响

研究了Ｐ／ＭＦＧＨ９５合金在１１２０℃固溶后以不同冷却速度（１２，２３，５６℃／ｓ）冷却，以及在１１６０℃固溶后缓冷（４℃／ｍｉｎ）到１１２０℃二次固溶后以１２℃／ｓ冷却的显微组织、力学性能和裂纹扩展速度。实验结果表明，１１２０℃固溶后随冷却速度加快，６５０℃的屈服强度和持久寿命增加，裂纹扩展速率提高。在１１６０℃＋１１２０℃二次固溶热处理后，因晶粒增大并产生部分弯曲晶界，６５０℃屈服强度只降低１３０ＭＰａ（约１２％），而裂纹扩展速率降低１０倍，持久寿命提高近两倍，并且消除了合金的缺口敏感性。     

非金属夹杂物在镍基粉末高温合金中的变形行为

对人工掺入FGH96合金中的Al2O3、SiO2及莫来石三种夹杂物在等温锻造过程中的变形行为进行了研究,并对夹杂内部及其周围基体中的等效应力和等效应变分布进行了模拟。结果表明,夹杂内部的应力集中是使其破碎的原因,较大的剪切应变导致其一维方向的尺寸变大,使裂纹极易在夹杂处萌生并扩展,从而增大了对基体材料的危害性。但夹杂的种类不同,在变形过程中表现出的行为特征也不尽相同：Al2O3呈破碎的“链状”分布;SiO2只发生局部破碎;莫来石呈“薄膜”状分布。通过大的变形量和挤压比,可降低非金属夹杂物对粉末高温合金盘件工程化应用的影响。