Ti/Al比对GH984G合金长期时效过程中γ′沉淀相粗化行为及拉伸性能的影响

研究了2种Ti/Al比对新型Ni-Fe-Cr基合金GH984G在长达上万小时高温时效过程中γ′淀相的粗化行为及其拉伸性能的影响规律.结果表明:随时效温度从700℃升高至800℃,球形γ′沉淀相的粗化速率明显增大.在700和750℃长期时效过程中,高Ti/Al比和低Ti/Al比合金γ′沉淀相的粗化行为均符合Lifshitz-Slyozof-Wagner(LSW)理论,受扩散过程控制,高Ti/Al比合金中γ′沉淀相的粗化速率较高.800℃长期时效过程中,2种Ti/Al比合金γ′沉淀相的粗化行为偏离LSW理论.此外,时效时间小于3×103h时,高Ti/Al比合金的γ′沉淀相长大较快,进一步延长时效时间,低Ti/Al比合金的γ′沉淀相长大速率较快.Ti/Al比对合金标准热处理态和700~800℃时效10480 h后合金的700℃拉伸性能无明显影响.通过选取合适的Ti/Al比,可以控制γ′沉淀相的粗化行为,增强合金组织稳定性.     

两种铸造镍基合金的高温氧化行为

利用热重分析法、XRD和SEM (EDS)对比研究了700℃超超临界发电机组用K317和K325铸造合金在900和1000℃大气环境下氧化行为。结果表明,K317的氧化性能要优于K325。在900℃氧化时,2种合金的氧化增重遵循抛物线规律,而在1000℃氧化时,氧化增重均分段遵循抛物线规律。K317的氧化膜分3层,外层是NiO、TiO_2和NiCr_2O_4,中间层是致密的Cr_2O_3,内层是内氧化产物Al_2O_3。而K325的氧化膜分2层,外层是NiO, NiCr_2O_4和Nb_2O_5,内层是致密的Cr_2O_3和嵌入的Nb_2O_5颗粒,没有内氧化现象发生。在1000℃氧化时,K325中的Mo严重被氧化形成挥发性MoO_3;同时氧化膜发生了局部剥落现象,氧化膜的附着性相对较差。     

DZ125高温合金熔体超温处理定向凝固组织的演化规律

在保持凝固界面温度梯度恒定的条件下,研究了DZ125高温合金熔体超温处理定向凝固组织的演化规律.实验结果表明,熔体超温处理对DZ125合金的定向凝固组织有着显著的影响.一次枝晶间距和二次枝晶间距均随着熔体超温处理温度的升高,呈现出先减小后增大的变化规律,并在超温处理温度为1 650℃处出现最小值.合适的熔体超温处理可以起到与提高凝固速率相同的作用,有效细化合金凝固组织,从而有利于降低合金元素偏析程度,减少甚至消除凝固缺陷,缩短热处理均匀化时间,提高合金的力学性能.     

K282合金的高温氧化行为研究

采用DTA、XRD、SEM和EDX研究K282合金在700℃、800℃和900℃大气环境下氧化动力学行为。结果表明,700℃氧化时,氧化初期增重速度较快,之后增重速度变慢,材料只发生了外氧化,氧化层产物为Cr_2O_3。在800℃和900℃氧化时,合金的氧化增重遵循抛物线规律,合金发生了内氧化,内氧化产物为Al_2O_3,外氧化层产物为Cr_2O_3和TiO_2。合金氧化速率由金属离子和氧离子在氧化膜中的扩散速度决定,温度越高扩散速度越快,合金氧化增重速度越快。     

稀土元素Y和Ce对定向凝固镍基高温合金高温氧化行为的影响

用热重法研究稀土元素Y和Ce对定向凝固镍基高温合金DZ444高温氧化行为的影响,用X射线衍射仪和扫描电镜等观察和分析氧化膜组成和形貌。结果表明:合金在700、850和950℃下的恒温氧化动力学均符合抛物线规律,稀土元素的添加对其无影响;然而,添加稀土元素使其氧化激活能由257.6 kJ/mol降低至246.8kJ/molDZ444合金氧化膜分为3层:外层为疏松的Cr、TiO和(Cr2的混合物;中间层为Cr内氧化物层为Al。稀土元素未改变合金氧化膜的组成。稀土元素极易偏聚在合金表面,促进保护性Cr膜的形成,从而阻止合金的进一步氧化,并能有效抑制合金的内氧化。     

DZ125定向凝固镍基高温合金组织与熔体超温处理时间的相关性

采用熔体超温处理方法,通过改变熔体超温处理时间研究定向凝固镍基高温合金DZ125凝固组织的演化规律。结果表明:熔体超温处理时间由15min延长到30min可以细化枝晶、减小偏析。然而,进一步延长熔体超温处理时间至60min,枝晶却略微粗化。熔体超温处理15min时,碳化物形貌为草书体,而熔体超温处理时间大于30min时碳化物则主要为非连续性棒状和块状。造成这种现象的主要原因是熔体超温处理时间的变化影响到熔体状态,进而影响到凝固组织。     

熔体超温处理对GH742返回料凝固组织和力学性能的影响

采用熔体超温处理方法考察了熔体超温处理温度对GH742返回料凝固组织和力学性能的影响规律。结果表明：当熔体超温处理温度低于1550℃时,随熔体超温处理温度的升高,晶粒和枝晶组织显著细化,枝晶偏析和合金中N、O、S元素含量降低,然而,进一步升高至1600℃,晶粒和枝晶组织粗化、枝晶偏析增大、合金中N、O含量升高。熔体超温处理显著影响枝晶干γ′相特征,却对MC型碳化物影响较小。MC型碳化物形貌为棒状或块状,且随熔体超温处理温度升高无明显变化,但尺寸和面积分数均略微减小。枝晶干γ′相形态则随熔体超温处理升高由近球形向近立方状转变,尺寸呈现先增后减趋势。合适的熔体超温处理可显著提高返回料的室温拉伸强度,但对塑性无明显影响,其原因被归因于凝固组织的变化。     

一种Ni-Fe-Cr基合金的凝固特征和偏析行为研究

采用定向凝固技术结合液淬法研究了一种Ni-Fe-Cr基合金平界面和枝晶生长条件下的凝固特征和溶质偏析行为。结果表明,合金的组成相为γ基体、MC型碳化物和γˊ沉淀强化相,凝固顺序为L→L+γ→L+γ+MC→γ+γˊ+MC。平界面生长条件下淬火界面两侧溶质含量测定结果表明, Ti、Nb和Mo元素富集于液相,溶质分配系数小于1。Fe元素富集于固相,溶质分配系数大于1。Al和Cr元素在液固两相中浓度差别较小,溶质分配系数接近1。此外,固/液界面前沿存在溶质边界层,边界层内溶质原子通过扩散传输,边界层外主要借助流动传输。枝晶与平界面生长的溶质偏析行为基本一致,然而,枝晶生长时糊状区残余液相中溶质浓度与平界面生长时固/液界面前沿溶质浓度存在显著差别。枝晶生长条件下糊状区溶质偏析程度显著高于稳态生长区,固相反扩散和MC型碳化物的析出显著降低枝晶偏析程度。     

GH984G合金在700℃水蒸气中的氧化行为

从氧化动力学、氧化层相组成及微观结构角度,研究了700℃超超临界电站用Ni-Fe-Cr基合金GH984G在700℃水蒸气中的氧化行为。结果表明:氧化行为符合抛物线规律,氧化过程受扩散控制,稳态增重速率约为8×10~(-4)g/(m~2·h),为完全抗氧化级。氧化过程中首先在基体表面形成Cr_2O_3外氧化层,随后形成根状Al2O3内氧化层并在Cr_2O_3外氧化层表面形成少量粒状TiO_2,最终形成外层Cr_2O_3、内层Al2O3的双层结构,长达2000 h蒸汽氧化过程中无其它氧化物形成且氧化层具有优异的稳定性。氧化初期氧化层表面Cr_2O_3为针片状,随后针片状Cr_2O_3发生团聚转变为胞状Cr_2O_3,进一步延长氧化时间胞状Cr_2O_3发生连接,转变为连续、致密的Cr_2O_3外氧化层。连续、致密且稳定的Cr_2O_3外氧化层和根状Al_2O_3内氧化层的氧化层结构使GH984G合金在700℃蒸汽条件下具有较低氧化速率和优异抗氧化性。