W含量对一种高W镍基高温合金显微组织的影响

通过OM、SEM和XRD对高W镍基高温合金进行组织观察与分析,研究了W含量对镍基高温合金凝固组织的影响规律。结果表明,当W含量为14%(质量分数,下同)时,镍基合金中无α-W相析出。当W含量高于16%时,合金凝固期间可析出α-W,并且随W含量提高,合金的晶粒尺寸由1.04 mm减小至0.17 mm,共晶含量由6%增至10%;W含量对在枝晶间/枝晶干内的γ'相尺寸及形态无明显影响。由于α-W的析出温度较高,在凝固期间首先析出,并在残余液相收缩作用下,α-W向液相核心处发生转移并长大;同时α-W可作为异质形核的核心,降低枝晶形核的临界形核功,使18%W合金获得较小的晶粒尺寸。此外,在不同取向枝晶汇聚生长的作用下,残余液相中Al、Ti等元素形成较高的浓度梯度而发生共晶转变,这是18%W合金中共晶含量较高的主要原因。     

高温涂层材料物理、力学性能研究进展

高温涂层的广泛使用在很大程度上拓展了高温合金的应用领域,但随着航空发动机用涡轮叶片服役环境的日益苛刻,合理评价涂层/高温合金体系综合性能,尤其热机械疲劳、蠕变疲劳等性能备受关注.该体系综合性能的评价必然涉及到与高温涂层材料本身相关的物理、化学、力学等性能.本文将对近年来有关高温涂层材料的物理和力学等方面的性能进行综述,并据此探讨今后涂层/基体界面行为研究的新思路.     

高钨镍基高温合金K416B富W相的析出行为

研究了K416B合金中富W相的析出行为与合金浇注温度和凝固速率的关系。结果表明,在相同冷却速率下,合金的浇注温度由1500℃降低到1450℃时,晶粒尺寸明显减小。在不同浇注温度下,合金中均有块状α-W相在残余共晶中析出,α-W相形貌差别不大。合金的残余共晶中存在大尺寸的M6C相,而残余共晶的边缘处有小尺寸的M6C相。高凝固速率时,合金中富W相数量减少、尺寸减小,表明富W相析出受到明显抑制。对于铸造高钨镍基高温合金,选择合适的浇注温度以及保温体系加快凝固初期的冷却速率,可以控制富W相的析出和转变,从而优化合金性能。     

单晶高温合金的选晶行为

对高温合金单晶选晶生长工艺进行了实验研究,揭示了螺旋选晶器和缩颈选晶器的原理,实验结果表明,在螺旋选晶器中,晶体横向拚优生长与螺旋结构的耦合作用,形成连续选晶过程,是螺旋选晶的主要原理,其选晶作用良好;而在缩颈选晶器中,几乎只存在单一的机械阻隔选晶行为,多重缩颈结构对于改善选晶作用并不明显,选晶效果不好。     

热处理对定向镍基高温合金DZ951γ''相的影响

采用光学显微镜和SEM研究了热处理对定向镍基高温合金DZ951组织的影响.结果表明选择合适的热处理工艺,能使铸态合金中较大的错配度减小甚至消失.固溶温度越高,γ'相的尺寸越大.在1200℃及其以上温度固溶处理时,γ'才能完全固溶于基体.固溶温度相同时,随着保温时间的延长,γ'相的尺寸增大.在1220℃固溶后进行时效处理,随着时效温度的升高,析出γ'相的尺寸增大.时效温度越高,γ'相的长大趋势越明显.合金经固溶处理和二级时效处理后,可获得两种尺寸的γ'相.     

NiCrAlY涂层／Ni基单晶高温合金的元素扩散及界面特性

采用磁控溅射方法在Ni基单晶高温合金上沉积NiCrAlY涂层，研究了真空热处理及高温氧化过程中，NiCrAlY涂层／Ni基单晶合金界面显微结构的变化及元素扩散行为。结果表明，原始涂层成分分布比较均匀，各元素分布在涂层／基体界面呈陡然变化。真空热处理时，涂层与基体间发生互扩散，NiCrAlY涂层的显微结构和相结构发生变化：涂层／基体界面区出现互扩散层(内、外扩散层)；出现γ-Ni3Al和α-Cr两新相，导致涂层局部区域富Cr。1000℃氧化200h后，涂层／基体界面区的互扩散层增厚，并且在其下的基体中出现扩散影响层。Ta在涂层中扩散时，置换了部分γ-Ni3Al相中的Al，导致γ相的晶格常数α0增大。     

Calculation Of Interdiffusion Coefficients Of Ni And Alatoms In Β--Nial Phase As Aluminide Coatings

通过纯Ni和K465合金表面渗Al涂层中Al原子浓度分布曲线的分析，考虑到K465合金复杂的化学成分和显微组织，基于一定的假设，推导出Wagner修正式，并分别计算了850，950和1050℃纯Ni和K465合金表面渗Al涂层中β-NiAl相Ni，Al互扩散系数。计算结果表明：K465合金表面渗Al层中β-NiAl相Ni，Al互扩散系数明显小于纯Ni表面渗Al涂层中β-NiAl相Ni，Al互扩散系数；与化学计量比β-NiAl相相似，K465合金表面渗Al中β-NiAl相Ni，Al互扩散系数与Al原子浓度有很大的相关性。简要分析了合金元素和析出相对渗Al涂层中β-NiAl相Al，Ni互扩散系数的影响。     

K465高温合金铝化物涂层Ni/Al互扩散系数计算

根据铝化物涂层形成过程中Al原子浓度分布，采用有限差分法反求铝化物外层Ni／Al互扩散系数．结果表明：相同温度下，铝化物外层Ni／Al互扩散系数随Al原子浓度增加而增大，表现出与Al浓度相关性；合金表面渗铝外层Ni／Al互扩散系数明显小于纯Ni表面渗铝外层Ni／Al互扩散系数．     

氧氮氢碳硫在镍基高温合金锭中分布的研究

探讨杂质元素分布对避免缺陷产生和扩展意义重大,通过解剖整个镍基高温合金锭,探索氧、氮、氢、碳和硫在镍基合金锭中的分布。解剖方式为横向切片取样为主,沿锭边纵向抽取4mm×4mm细条为辅。横向切5个圆饼,每片制出约56个单样;纵向2根棒,每根棒切出80个单样。数据采集使用基于红外和热导检测原理的氧、氮、氢、碳、硫分析仪器,准确性有保障。实验结果显示:氧、氮、氢、碳沿锭纵向分布较均匀,仅锭芯部例外。其横向分布偏析严重,越靠近中心部位,氧、氮、氢、碳偏析越严重,氧和氢甚至可超出一个数量级范围以上。碳也不例外,在合金锭中心孔洞区域,通过金相显微镜可以观察到微小碳化物颗粒沿缩孔边缘处聚集析出。氮偏析不太严重,硫的横向、纵向分布均匀,未见偏析。     

热处理对定向镍基高温合金DZ951γ′相的影响

采用光学显微镜和SEM研究了热处理对定向镍基高温合金DZ951组织的影响。结果表明：选择合适的热处理工艺，能使铸态合金中较大的错配度减小甚至消失。固溶温度越高，γ′相的尺寸越大。在1200℃其以上温度固溶处理时，γ′才能完全固溶于基体。固溶温度相同时，随着保温时间的延长，γ′相的尺寸增大。在1220℃固溶后进行时效处理，随着时效温度的升高，析出γ′相的尺寸增大。时效温度越高，γ′相的长大趋势越明显。合金经固溶处理和二级时效处理后，可获得两种尺寸的γ′相。