新型低钴铸造镍基高温合金的相析出行为研究

利用热力学计算软件JMatPro和差示扫描量热实验，研究新型低钴铸造镍基高温合金的相析出行为，并与实际铸锭的组织、成分进行对比。结果表明，低钴合金铸态组织主要包括γ（基体）、γ′、碳化物（MC、M6C）和γ+γ′共晶组织（体积分数约13.9%），凝固过程中Ta和Hf出现正偏析。DSC测试得出合金初熔点、终熔点和γ′相回溶温度分别为1349.6℃、1300.1℃和1272.1℃，理论计算与实验结果基本一致。热力学计算显示Al、W含量增加能够分别提高γ′和M6C型碳化物的析出量与回溶温度，Hf、Ta元素能增大MC型碳化物的液析倾向，新型低钴合金的预期持久性能优于现有商用镍基多晶铸造高温合金。     

镍基高温合金GH141平衡析出相的热力学计算分析

应用Thermo-Calc热力学计算软件,对GH141合金的平衡析出相和非平衡凝固过程进行了模拟计算。结果表明:GH141合金的平衡析出相有γ、γ′、σ、μ和碳化物(M C、M_6C、M_(23)C_6);合金凝固过程中Mo、Ti元素正偏析比较严重,这会降低合金的初熔点;Al、Ti含量对γ′相的开始析出温度和最大析出量有很大影响;C是碳化物最大析出量的控制元素,且M C、M_6C、M_(23)C_6碳化物的主要富集元素分别是Ti、Mo、Cr。研究结果为合金的成分设计和热处理提供一定的理论依据。     

两种铸造镍基高温合金在长期时效期间的微观组织和力学性能演变

长期时效期间K452和K446合金中的γ′相形貌都保持球形,尺寸不断粗化,但K446中γ′相的粗化速率总体上比K452快.初生MC的热稳定性不仅与MC本身的化学成分密切相关,而且与合金成分有关;合金中γ基体的热稳定性(即晶内二次碳化物或TCP相的析出)与初生MC的热稳定性有关;晶界粗化通过γ′沉淀及镶嵌于其中的碳化物(M_(23)C_6或M_6C)的析出和长大来实现.γ′相粗化、初生MC分解、晶界粗化以及二次碳化物或TCP相的析出等,使合金的力学性能明显下降。     

铸造镍基高温合金中初生MC碳化物的退化过程和机理

采用OM,SEM和TEM及其HAADF模式下的元素面扫描,研究了一种铸造镍基高温合金长期时效期间初生MC碳化物的分解反应过程、形式及机理.结果表明,在长期时效过程中,初生MC分解反应分为3个阶段:MC+g→M_6C+γ′,MC+γ→M_6C+M_(23)C_6+γ′和MC+γ→M_6C+M_(23)C_6+h.HAADF模式下对分解区域进行元素面扫描,浓度梯度显示初生MC分解实际上是元素在初生MC和g基体之间的互扩散交流过程,分解产物中的C主要来源于初生MC,Ni,Al和Cr来源于g基体,而Ti,W和Mo不仅源于g基体也源于初生MC.合金具有较高的Ti+Nb+Ta+Hf原子分数和(Ti+Nb+Ta+Hf)/Al原子比是初生MC分解过程中析出h相的必要条件,而其析出的数量与初生MC的分解程度有关,分解程度越高,析出数量越大.     

新型718合金的元素强化作用及组织稳定性研究

通过对718合金中沉淀强化元素Al，Ti以及固溶强化元素W含量的调整，研究了δ相形成规律及合金中γ″／γ′复合析出组织的形成条件，同时分析了合金的微观组织与力学性能之间的关系。结果表明，维持理想的（Al＋Ti＋Nb）含量（at％）及（Al＋Ti）／Nb原子分数比可以显著减少针状δ相的析出，得到稳定的γ″／γ′复合析出组织并提高合金的拉伸强度、持久及硬度等多项力学性能。而在718合金基础上，采用W强化的合金与原型718合金相比也显现出了更为优异的力学性能。     

一种超超临界电站用镍铁基高温合金凝固和析出相的热力学评估

利用热力学计算软件JMat Pro和镍铁基合金数据库,计算分析了一种新型γ′相强化镍铁基高温合金的凝固特征温度和热力学平衡相的析出行为;评估了调整γ′相形成元素Al、Ti,抗蚀元素Cr和C含量对合金凝固特征温度和相析出行为的影响。结果表明:合金主要相组成为γ、γ′、MC和M_(23)C_6;随着Ti和Al含量的提高,γ′相的析出温度和含量增加,Ti元素的影响更显著;Cr含量的增加会降低合金液相线、固相线和M_(23)C_6相的析出温度并致M_(23)C_6相的析出含量先增加后减小;增加C含量会减小合金的结晶温度间隔、提高MC和M_(23)C_6相的析出温度和析出含量。本模拟研究结果将为合金的优化设计提供参考。     

W含量对镍基合金显微组织和高温抗拉强度的影响

对不同W含量的镍基高温合金的显微组织和1 100℃的抗拉强度进行了对比研究。结果表明,随着W含量的增加,合金次生γ′相形貌由规则的方块状聚集长大为不规则形状,体积分数由51.1%先增加至61.8%后下降至55.3%,在1 100℃的抗拉强度从405MPa先增至488MPa后降至433MPa。低W含量合金由于次生γ′相的体积分数较少而具有较低的高温抗拉强度,高W含量合金高温抗拉强度下降的主要原因是析出的α(W)相引起的次生γ′相的体积分数的下降。W含量为13.0%和15.5%的合金在1 100℃具有较高的抗拉强度,达440~488 MPa。     

热加工过程中Ni基变形高温合金析出相的演变规律

变形高温合金在热加工过程中的相析出行为是影响合金抗拉强度的重要因素之一。本实验对GH4738合金在热加工过程中不同阶段的 MC,M23C6,γ′相三种析出相进行跟踪研究。析出相在热加工过程中不同阶段的表现：（1）合金坯料中的主要析出相为初生MC碳化物和初生γ′相。（2）合金经热变形后,初生MC碳化物发生部分分解并析出纳米级晶内次生MC碳化物和少量晶界次生M23C6碳化物,同时析出次生γ′相。（3）合金经热处理后,初生MC碳化物进一步分解直至完全溶解,进而纳米级晶内次生MC碳化物转变为大量酒瓶状晶内次级M23C6碳化物,同时γ′相接近于完全析出,但γ′相会有小幅度的长大。     

Al含量对高钨铸造高温合金显微组织和高温拉伸性能的影响

对Al含量分别为4.5%、5.5%、6.5%和7% (质量分数,%)4炉高W铸造镍基高温模具合金的显微组织和1100 ℃的高温抗拉强度进行了对比研究,结果表明：4.5%和7%的合金由于主要强化相次生γ′ 含量不足50%(体积分数),且高Al量合金的共晶γ′ 和析出的α(W,Mo)相是1100 ℃下高温强度不高的主要原因。5.5%和6.5%的合金次生γ′ 含量为56%~57%,共晶γ′ 含量为6%~12%,其1100 ℃高温拉伸强度达到同类合金最高水平,为488~518 MPa。目前该合金已用于制造1050~1080 ℃工作的大型等温锻造模具,其Al含量的成分范围为5.5%~6.5%(质量分数)。     

长期时效对一种镍基合金的组织与性能影响

研究了一种镍基合金USC141在700℃长期时效过程中组织与性能的变化。结果表明,随时效时间延长,合金的室、高温强度一直保持在较高水平,而晶界碳化物的长大粗化以及逐渐连续成链状,会使得合金的塑性和韧性逐渐下降。时效过程中,合金中M_(23)C_6的析出量缓慢增加,而合金中M_6C型碳化物的演变过程包括3个阶段:(1)M_6C→M_(12)C转变阶段,主要由Mo和Ni元素的扩散进入引起,碳化物总量显著增加;(2)碳化物稳定阶段,碳化物类型以及析出量变化不大;(3)M_(12)C进一步析出、粗化阶段,主要由Mo元素的扩散进入引起,晶内新析出呈薄片状的M_(12)C碳化物。合金中的γ′相的析出行为也包括3个阶段:(1)γ′相快速析出长大阶段,同时颗粒大小趋于均匀化;(2)γ′相缓慢析出长大阶段,γ′相的尺寸和析出量缓慢增加;(3)γ′相粗化、融合阶段,相邻较小尺寸的γ′颗粒接触后融合成较大尺寸γ′颗粒,使得部分γ′相颗粒明显粗化以及总体颗粒尺寸的分布散度显著增加。     

球化剂中稀土总量、轻重稀土分量的测定

介绍了球化剂中稀土总量、轻重稀土分量的测定方法,结果显示:(1)绘制工作曲线所选用的标样要恰当,即被测试样结果应在所选标样含量范围之内,而不得在工作曲线的延长线上查取分析结果。(2)工作曲线用3只以上不同含量的合适标样,按试验方法绘制,也可以用1~3只高含量标样用分割法绘制。(3)在钇组稀土存在下测定轻稀土分量的显色剂为偶氮氯膦mN,稀土显色量控制在0.8 mg·L-1以内。(4)测量轻重稀土总量采用偶氮氯膦mN与偶氮氯膦III的混合显色剂,稀土显色量控制在0.4 mg·L-1以内;显色量超过10μg,轻重稀土的显色灵敏度相差较大,重稀土工作曲线不符合比耳定律。     

高硫高强铸铁金属型铸造中S─Si的作用

研究了高硫高强铸铁金属型铸造时，硫对白口化的作用和Ｓ／Ｓｉ值对退火时间及石墨形态的影响。结果表明合适的硅硫含量各为Ｓｉ＝２．０％～２．５％，Ｓ＝０．２％～０．４％，Ｓ／Ｓｉ＞０．１。指出了Ｓ／Ｍｎ值对石墨形态的重要作用，论述了硫的作用机理     

铝合金熔体中夹杂物与含氢量的关系

采用英国ＨＹＳＣＡＮⅡ测氢仪研究铝合金熔体中夹杂物与含氢量的关系，结果表明：在夹杂沾污度超过２．５％时，熔体含氢量会增另３倍以上；同时也研究了夹杂物尺寸和熔炼温度对含氢量的影响。     

铝合金液夹杂含量与含气量的关系

采用减压凝固密度试样法测定ZL106合金的试样密度,在四种不同含气量条件下,用电阻法检测铝液中的夹杂含量,分析铝液含气量与夹杂物的相互关系.试验结果表明:夹杂和气体存在着密切的孪生关系,铝液中的夹杂含量越多,含气量越高；夹杂含量越少,含气量越低.同时分析了静止工艺对铝液净化的重要性.     

《贵金属》2010年目录

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钢铁中氮含量的测定

通过试验分析证明,可以用单一标样校准检测线,并用于测量较宽范围的氮含量。