高温合金洁净度的系统分析方法综述

摘要：高温合金中夹杂物的检测、分析与控制是高温合金洁净度研究的重点。全面、准确地分析高温合金中夹杂物的形貌、成分、尺寸和数量等特征是明确高温合金中夹杂物来源和形成机制的前提,也是控制和提高高温合金洁净度的基础。从试样检测体积、试样检测效率、检测结果可靠性、获取夹杂物的特征信息以及各自优缺点等方面详细阐述了高温合金洁净度的系统分析方法,包括金相法、扫描电镜法等传统二维检测方法、大样电解法、电子束熔炼法和无损检测等。通过高温合金中夹杂物的系统分析方法能够全面准确地获取高温合金中夹杂物的特征信息和评估高温合金的洁净度,对超纯净高温合金的生产具有指导作用。     

优质GH738合金热变形过程中的再结晶机制

摘要：结合MTS压缩实验,分析了不同变形温度、应变速率、变形量及变形后保温时间对优质GH738合金再结晶的影响规律;进而,利用光学金相显微镜（OM）、透射电子显微镜（TEM）和电子背散射衍射（EBSD）分析,系统研究了该合金热变形前后的合金的晶粒组织、晶内亚结构、晶粒取向差异和弯曲晶界。结果表明：在实验参数范围内,优质GH738合金在热压缩过程中的再结晶以晶界弓弯方式形核的非连续动态再结晶机制为主,以亚晶旋转方式形核的连续动态再结晶机制为辅;热变形及之后的保温过程中形成的弯曲晶界大部分为普通晶界,少部分为孪晶界;弯曲晶界是取向微偏离CSL点阵的临位晶界发生小面化的结果,其本质是借助晶界位错运动形成的。     

预变形对FGH97粉末高温合金热处理组织的影响

FGH97粉末高温合金制品在生产加工过程中由于操作不当会出现局部表面凹坑,对存在该缺陷的合金制品进行检测分析,发现受外力影响的区域经热处理后晶粒异常粗大;采用热模拟实验验证了局部变形对FGH97合金热处理组织的影响。结果表明:FGH97合金在受外力作用后的合金变形量达到临界变形量时,热处理过程中会发生晶粒异常长大,造成组织不均匀,进而影响合金的性能与应用。合金在制备过程应严格遵守操作规程,避免局部发生变形。     

高温合金盘锻件制备过程残余应力的演化规律及机制

高温合金盘锻件制备工艺过程中形成的内部残余应力是涡轮盘件尺寸精度和使用稳定性的重要影响因素。本文综述了高温合金盘锻件内部残余应力的中子衍射法和轮廓法测试技术,以及残余应力在固溶淬火、时效热处理和零件加工过程的分布特征、演化规律和内在机制:高温合金盘锻件的内部残余应力主要源于淬火过程的温度梯度,以弦向和径向应力为主,沿截面轮廓呈"内拉外压"特征分布,其数值与淬火态合金的屈服强度相当;时效热处理后小部分残余应力通过塑性变形和蠕变释放;热处理过程中强化相的析出与残余应力演化存在显著交互影响;零件加工过程中,残余应力会随着加工余量脱离本体而被部分释放,残余应力在再平衡过程发生变化所引起的附加力矩是加工变形的主要原因。     

基于ProCAST的大尺寸空心定向叶片数值模拟

采用ProCAST软件研究了DZ409合金大尺寸空心定向叶片精密铸造过程的温度场,分析了固液界面前沿的变化,研究了定向凝固过程中浇注温度、型壳温度、拉晶速率对温度场、凝固参数、应力场的影响,并通过G（温度梯度）/R（凝固速率）分析优选工艺模拟凝固组织。结果显示,当浇注温度和模具温度均为1 560℃时,铸件不同位置的温度梯度与G/R值较大,有利于定向凝固柱状晶的生长。低拉晶速率可以获得较大的温度梯度、G/R值,有利于定向柱状晶粒生长。通过选择合适的浇注温度和拉晶速率,可显著改善叶身的晶粒取向。对模拟得到的较优工艺进行试验验证,发现晶粒取向与模拟结果一致。     

球化孕育处理工艺对下贝氏体铸铁组织特性及力学性能的影响

采用真空中频感应炉,通过改变球化孕育处理工艺获得具有不同形态石墨的铸造试样,将铸件加热到860 ℃保温2 h,使用20 ℃的硝酸钠、亚硝酸钠饱和溶液将其连续冷却至室温,并在250 ℃低温回火2 h后空冷,获得具有不同形态石墨的下贝氏体基体组织。研究了球化孕育处理工艺对石墨球化效果的影响,以及石墨形态对热处理显微组织和力学性能的影响。结果表明：球化处理温度及时间对铸铁中的镁吸收率有显著影响,超过1 500 ℃时,镁烧损加剧,当球化处理温度为1 450 ℃,镁吸收率达到64.2%;孕育剂添加工艺也是影响铸铁中石墨的形态和分布的重要因素,当一次孕育和二次孕育添加量分别为0.8%和1.2%时,石墨的形态以球状为主,尺寸细小且分布均匀,石墨的球化率为93%,球化级别达到2级,尺寸级别为9级;另外,均匀分布的球状石墨有利于提高热处理后下贝氏体铸铁的综合力学性能。     

固溶温度对DD416镍基单晶高温合金组织及拉伸性能的影响

研究了固溶处理温度对一种高强低密度第一代的镍基单晶高温合金DD416的组织及拉伸性能的影响。结果表明,铸态试样中存在着明显的成分偏析与元素偏析现象。经过固溶处理后,合金中的成分偏析与元素偏析现象得到明显改善,随着固溶温度的提高,合金中的共晶组织含量逐渐减少。铸态合金中存在的孔洞为铸造疏松,在经过固溶处理后,由于元素扩散速率的不同会出现小部分的固溶孔洞,合金中空洞较多也会影响合金性能。通过对760℃高温拉伸数据可以看出,合金的拉伸性能在经过热处理后得到较为明显的提高,随着固溶温度的提高,合金的抗拉强度和屈服强度有所提高,合金的断后伸长率和断面收缩率也有着较为显著的增加,即经过固溶处理+时效处理后,随着固溶温度的提高,合金的强度与塑性得到改善与提高。     

GH3536合金电渣重熔铸锭微观组织演变行为

由于高温合金铸锭由外向内凝固的原因,铸锭不同部位的冷却条件存在差异。当铸锭尺寸增大时,铸锭内部元素偏析情况加剧并产生粗大的析出相。为合理控制GH3536合金电渣重熔(ESR)铸锭内碳化物分布,为铸锭大型化发展提供理论基础,研究了铸锭不同部位元素偏析及碳化物的演变过程。结合实际工业生产情况,在实验室条件下采取定向凝固试验和MeltFlow-ESR有限元数值模拟等方法,研究了冷却速率和碳化物形貌及二次枝晶间距之间的关系。结果表明,凝固过程中Mo、W、Cr元素的偏析是碳化物形成的重要原因;随着冷却速率的提高,二次枝晶间距与碳化物面积分数均降低,较低的冷却速率使枝晶间距增大,易于形成M₆C/M₂₃C₆复合型碳化物;其中一次枝晶间距λ₁与冷却速率R_c呈λ₁=396.78G^-0.5R_c^-0.25的正比例关系(G为凝固界面前沿的温度梯度),二次枝晶间距λ₂与冷却速率呈λ_2<...     

铸造用TiAl母合金制备技术研究进展

目前,新型轻质高温结构材料TiAl合金铸造部件已经进入工业化生产阶段,急需工业级铸造用TiAl母合金的制造技术和评估体系作为支撑。结合了钢铁研究总院铸造TiAl合金工程化研究和应用成果,概述了国内外铸造TiAl合金材料和部件的工程化应用现状,在此基础上,提出了铸造TiAl母合金的化学成分、规格等技术要求,并进一步对比分析了2次自耗熔炼、自耗熔炼+凝壳熔炼、自耗熔炼+凝壳熔炼+自耗熔炼等母合金制备工艺的优缺点,最后提出了工业级铸造TiAl母合金的技术发展方向。     

关于K465合金涡轮导向器铸件缺陷工艺的研究

某型号K465合金熔模精密铸造涡轮导向器是由内环、外环、内锥、法兰和叶片5部分构成,最大直径■331mm,叶片数多达31个,且外环及内锥壁厚相差悬殊,叶片最薄处仅为0.7mm。由于该部件的结构特点,所以极易在内锥处出现疏松,以及在叶片排气边产生裂纹。设计采用合理的浇注系统及对型壳面层进行晶粒细化的工艺方案,很好地解决了铸件内锥疏松及叶片裂纹等问题。采用模具分体压制,精密夹具组合定位,蜡模拼装组合成型的工艺方案,很好地解决了涡轮导向器熔模的成型问题,并简化了模具结构,降低了模具制造成本。采用适当的模壳温度和浇注温度,浇注出的铸件冶金质量优良,很好地满足了设计和使用要求。