固溶处理对新型镍钴基高温合金显微组织及力学性能的影响

采用OM、SEM和拉伸试验等研究了固溶温度和固溶时间对新型镍钴基高温合金组织及力学性能的影响。结果表明,晶粒尺寸变化与一次γ′相含量变化一致,固溶温度低于1110℃时,随着固溶温度升高或固溶时间延长,残留的一次γ′相钉扎晶界,晶粒尺寸增加较缓。固溶温度为1110℃时,延长固溶时间至4 h时,一次γ′相基本回溶,晶粒尺寸迅速增加,进一步延长固溶时间至6 h时,晶粒尺寸增加减缓,即合金中一次γ′相的全溶温度为1110℃。合金在1100℃固溶4 h和双级时效处理(670℃×24 h,空冷+780℃×16 h,空冷)后的抗拉强度和屈服强度达到最大值,分别为1584 MPa和1104 MPa。因此,合金的固溶温度宜选取为1100℃,固溶时间宜选取为4 h。     

Cr17铁素体不锈钢的应变速率脆性

研究了Cr17铁素体不锈钢在高温拉伸试验过程中应变速率对合金断面收缩率的影响,并对其发生机制进行了分析。合金在500℃下以不同应变速率(1.43×10-6~1.33s-1)拉伸至断裂,测试断面收缩率,并利用电子探针对晶界成分进行了观察测试。结果表明:应变速率从1.43×10-6 s-1升高至1.43×10-2 s-1,断面收缩率降低,约在1.43×10-2 s-1时达到最低值。然后,随着应变速率增加至1.33s-1,断面收缩率升高。经电子探针测试证实,断面收缩率达到最低值的样品,硫在晶界上偏聚,其他应变速率拉伸的样品没有观察到硫的晶界偏聚。基于多晶金属弹性变形的微观理论,分析这些试验结果,证实了此合金在拉伸试验中具有应变速率脆性的基本特征——临界应变速率。     

Ti和Ta含量对含Cr新型钴基高温合金析出相的影响

采用PandatTM热力学计算软件及钴基数据库,计算研究了500~1500 ℃温度范围Ti和Ta含量的变化对含Cr钴基高温合金平衡析出相的影响,采用扫描电镜观察了含Ti和含Ta钴基高温合金中的析出相。结果表明：含Ti和Ta的新型钴基高温合金经750 ℃×100 h时效后,均会析出大量细小的γ'强化相,起到良好的强化效果。随着Ti含量的升高,γ'相和μ相的摩尔分数均增高;随着Ta含量的升高,γ'相的摩尔分数增高。含Ta钴基高温合金的热加工窗口宽于含Ti的钴基高温合金,且前者的凝固偏析倾向性小于后者。     

固溶处理对新型镍基高温合金组织及性能的影响

采用OM、SEM、DSC和硬度计等方法研究了在1080 ℃下不同固溶时间及冷却方式对新型镍基高温合金中γ′相和硬度值的影响。结果表明,在空冷和水冷条件下,试验合金中的γ′相尺寸均随着固溶时间的延长而减小;同一固溶时间下,相较于水冷试样,空冷试样中的γ′相尺寸更大,硬度值也更高。这是因为在水冷条件下,冷速较高,过冷度大,降低了基体中原子的扩散速率,减缓了γ′相的长大,使其最终尺寸较小。因此,固溶时间应小于16 h,冷却方式宜选择空冷,此时该合金中的γ′相分布均匀,尺寸大于20 nm,合金硬度值高于425 HV0.2。     

高熵合金拉伸测试不确定性和力学性能表征

摘要：高熵合金的拉伸力学性能测试不确定性,使现行传统的拉伸(压缩)试验技术,不适合于高熵合金的力学性能测量。金属拉伸力学性能测试不确定性,是拉伸试验弹性变形阶段,张应力改变了被测金属原子水平上的微观结构引起的。在此弹性变形微观理论基础上,提出用“力学性能 拉伸应变速率”曲线,表征高熵合金的原始力学性能,服役力学性能,以及加工变形力学性能。     

钛合金异形薄壁壳体铸造工艺数值模拟及优化

为解决钛合金精密铸造产品合格率低、试验优化周期长的问题,以某钛合金异形薄壁件为研究对象,采用逆向工程手段优化浇注系统设计。结合ProCAST有限元分析软件确定铸件缺陷分布位置,依据铸件缩松分布情况对铸造方案进行迭代优化,解决铸件承力板区域缩孔问题。根据优化结果进行生产验证,结果表明,钛合金铸件采用真空熔模铸造方案,铸件上、下端分别设置3处浇/冒口时,模拟结果显示铸件凝固过程整体温度分布合理,铸件中的缩孔均被优化剔除。该工艺方案可行性高,试制件无损检测结果与数值模拟结果吻合度高,铸件成形质量、冶金质量均达到预期效果。     

金属拉伸试验引起的应变速率脆性

弹性变形会引起杂质元素在晶界处浓度的改变,这将导致晶界脆性的发生。基于多晶金属弹性变形的微观理论,研究了拉伸试验弹性变形过程中金属材料的脆性,探讨了应变速率对材料力学性能的影响,提出了临界应变速率和应变速率脆性的概念。应变速率脆性是一种应变速率改变引起的晶界脆性,在临界应变速率下,应变速率脆性达到极大值。随着测试温度的降低,临界应变速率向低应变速率移动,这是应变速率脆性的一个基本特征。临界应变速率的存在及应变速率脆性的特征已从大量文献的试验结果得到证实。     

18Cr9Ni3CuNbN奥氏体耐热钢中富Cu相的早期析出行为

应用三维原子探针技术研究了600℃超超临界电站锅炉过热器/再热器用18Cr9Ni3CuNbN奥氏体耐热钢中强化相富Cu相的早期析出行为,并绘制出富Cu相在18Cr-9Ni型奥氏体耐热钢中的C曲线。结果表明:在高温时效过程中富Cu相无论在650℃还是在700℃均能较快地析出,其形成过程都是在短时间内先形成富Cu偏聚区,随着时效时间的延长Cu原子继续扩散到富Cu偏聚区,其它原子如Fe,Cr,Ni等则被排出富Cu偏聚区而扩散到奥氏体基体中,最终形成富Cu相。     

热处理对选区激光熔化GH3230显微组织及高温拉伸力学性能的影响

为有效提高GH3230高温合金的综合高温力学性能,本文利用选区激光熔化技术成形了GH3230试样,按照优化的热处理制度做了固溶处理。分析了固溶处理前后合金的显微组织结构,测试了合金的高温拉伸力学性能,研究了析出碳化物的形态和分布对高温拉伸力学性能的影响规律,探讨了高温拉伸断裂机制。结果表明：选区激光熔化GH3230合金显微组织由生长方向与材料堆积方向一致的单一γ固溶体柱状晶构成。固溶处理后,沿γ固溶体柱状晶晶界析出了呈链状分布的M₆C型碳化物颗粒,在柱状晶内部析出了弥散分布的M₆C型超细碳化物颗粒,柱状晶变粗,晶粒取向差异减小,出现向等轴晶转变的趋势;高温拉伸力学性能各向异性程度减弱,由于显微组织仍为具有定向凝固特征的柱状晶组织,不同方向的高温拉伸力学性能仍在差异;纵向及横向高温拉伸断裂机制均为沿晶韧性断裂。     

600℃超超临界电站锅炉过热器及再热器管道用先进奥氏体耐热钢的研究与发展

介绍了目前国内600℃超超临界电站在世界燃煤火力电站改进背景下的发展及其对高温材料的需求。通过对电站锅炉中最关键部件——过热器及再热器管道主要使用的三种新型奥氏体耐热钢的成分、组织及性能进行比较分析,讨论了当前在超超临界电站中正大量使用的奥氏体耐热钢的特点及其研究状况。随着电站蒸汽参数值的提高,为满足对材料高温性能的要求,提出研究新型奥氏体耐热钢的发展方向。