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。     

一种单晶高温合金的弹性性能的各向异性

以一种第一代单晶高温合金为实验材料,利用〈001〈〉100〉和〈011〈〉110〉(2个指数分别为一次和二次取向) 2种取向的单晶料板,采用敲击共振法测试了从室温到1100℃范围内第1种试样的Young's模量和剪切模量及第2种试样的剪切模量,根据测试结果,计算出单晶高温合金的3个弹性常数C11、C12和C44,从而得到单晶高温合金各个取向的Young's模量和剪切模量。绘制了Young's模量和剪切模量的最大值及最小值的三维取向分布图,分析了弹性模量随晶体取向的变化规律。当一次取向沿着〈001〉和〈111〉时,剪切模量在面内具有各向同性。当一次取向沿着〈011〉时,剪切模量随着二次取向的变化而显著改变,二次取向为〈110〉时具有最小值,二次取向为〈100〉时具有最大值。     

基于统计分析的镍基单晶高温合金最佳固溶热处理时间选择

提出了一种基于二代镍基单晶（SX）高温合金γ′相尺寸变化统计分析的SX高温合金固溶热处理最佳时间的选择方法。通过数值分析引入了微观结构均匀性ω，根据数据统计ω曲线可分为3个阶段：显著变化区、过渡区和稳态区。过渡区描述了固溶热处理时间选择的最佳范围。通过测量合金的γ′筏化和蠕变性能，验证了该方法的有效性。同时也通过第四代镍基SX高温合金验证了该方法的准确性。该方法能够有效地建立最优的热处理工艺，并为SX高温合金的设计和工程应用提供指导。     

一种单晶高温合金的泊松比的各向异性

以一种第3代单晶高温合金为实验材料,通过籽晶法制备了<001><100>(2个指数分别为一次和二次取向)和<011><110>2种取向的单晶料板,采用敲击共振法测试了从室温到1100℃范围内第1种试样的Young’s模量和剪切模量及第2种试样的剪切模量,根据测试结果,计算出单晶高温合金的3个弹性常数C₁₁、C₁₂和C₄₄,从而得到单晶高温合金各个取向的泊松比。绘制了泊松比的最大值及最小值的三维取向分布图,分析了泊松比随晶体取向的变化规律。当一次取向沿着<001>和<111>时,泊松比在面内具有各向同性。当一次取向沿着<011>时,泊松比随着二次取向的变化而显著改变,二次取向在以<110>为中心的约60°的范围内泊松比为负值,在其他角度范围内为正值,且在<100>时具有最大值。     

激光冲击强化在高温合金材料应用上的研究进展

激光冲击处理可促使材料产生较传统表面强化工艺更优的强化效果,并且诱发的显微组织变化具有更高的热稳定性,有望对高温合金材料的服役性能提升产生有利作用。分别从表面形貌、显微组织、服役性能等方面介绍激光冲击强化在不同高温合金材料上的应用研究成果。通过激光冲击诱导高温合金微尺度表面形貌变化相关研究的分析,提出对激光冲击诱导局部反向变形进行数值仿真验证的研究方向。总结激光冲击强化在改善高温合金组织状态以及提升疲劳等服役性能方面的研究成果,进而指明单晶高温合金激光冲击疲劳延寿研究的必要性。     

镍基单晶高温合金研究进展

单晶高温合金因具有较高的高温强度、优异的蠕变与疲劳抗力以及良好的抗氧化性、抗热腐蚀性、组织稳定性和使用可靠性,广泛应用于涡轮发动机等先进动力推进系统涡轮叶片等部件。由于采用定向凝固工艺消除了晶界,单晶高温合金明显减少了降低熔点的晶界强化元素,提高了合金的初熔温度,能够在较高温度范围进行固溶和时效处理,其高温强度比等轴晶和定向柱晶高温合金也大幅度提高。经过几十年的发展,单晶高温合金已经在合金设计方法、组织结构与力学性能关系、纯净化冶炼工艺和定向凝固工艺等方面取得了重要进展。从单晶高温合金成分特点、合金元素作用、强化机理、力学性能各向异性、凝固过程及缺陷控制、单晶制备工艺等方面,简要介绍了单晶高温合金的主要研究进展。     

一种含Ru镍基单晶高温合金的高温氧化行为

采用恒温氧化的实验方法,利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜显微镜(SEM)及能谱仪(EDS)等分析了一种新型含Ru的镍基单晶高温合金在1 100 ℃和1 140 ℃的高温氧化行为。研究结果表明,合金在氧化初期质量迅速增加,但随着氧化时间的延长,氧化膜质量增加速率变得缓慢,由于氧化过程中会发生氧化膜脱落,使得氧化增重曲线略微偏离抛物线规律。氧化膜大致分三层:外层由Cr₂O₃和NiO组成,中间层为Cr₂O₃,内层为Al₂O₃。     

热处理对一种新型增材制造镍基高温合金显微组织与拉伸性能的影响

本文研究了不同热处理工艺对一种新型增材制造镍基高温合金ZGH451组织性能的影响。结果表明,沉积态组织主要由外延生长的微细柱晶组成,枝晶间存在γ/γ＇共晶组织,合金中元素偏析造成了枝晶干与枝晶间处γ＇相尺寸差异,分别为100 nm和250 nm。不同热处理工艺合金的组织和性能存在一定差异：随着固溶温度由1180 ℃升高到1350 ℃,合金偏析程度逐渐减弱,直至1350 ℃发现初熔组织;随着一级时效温度由1050 ℃升高到1150 ℃,γ＇相的尺寸逐渐增大,形状由球状等不规则形状转变为立方状。综上,优化出适用于该合金的热处理工艺（HT2）,与沉积态合金相比,完全热处理后合金的晶粒尺寸明显增大,且消除了合金的偏析及γ/γ＇共晶,在1000 ℃拉伸变形过程中γ/γ＇界面形成致密的位错网,抗拉强度和屈服强度分别为520 MPa和269 MPa,延伸率为11%。     

取向差对SRR99双晶高温合金拉伸性能的影响

通过对具有不同取向差的SRR99双晶高温合金试样进行室温拉伸实验,系统比较了取向差对试样拉伸行为、表面形貌、断裂方式和断口形貌的影响.结果表明:取向差为4°的晶界对双晶的拉伸性能几乎没有影响;当取向差达到10°时,晶界的作用开始明显显现;而取向差为16°和18°的晶界对双晶的力学性能影响最大.扫描电镜观察发现:滑移易于贯穿4°取向差晶界,最后沿滑移带开裂,断口呈明显的滑移特征;取向差为10°的双晶在滑移带撞击下,裂纹沿滑移带和晶界同时扩展,最后率先沿滑移带失稳断裂,断口上除有滑移特征,还呈现枝晶间开裂特征;而取向差为16°和18°的双晶,在屈服初期便萌生晶界裂纹,最后沿晶界快速发生断裂,断口枝晶间开裂特征明显.     

Hf对一种高温合金与陶瓷材料润湿性及界面反应的影响

研究了Hf对一种高温合金与陶瓷材料润湿性及界面反应的影响.测量了合金熔体与陶瓷材料的平衡润湿角,通过SEM,EPMA和XPS研究了合金与陶瓷材料的界面组织形貌、反应区元素分布及界面反应产物,分析了Hf对合金熔体与陶瓷材料润湿性及界面反应的影响,阐述了润湿性与界面反应的关系.结果表明,高温合金中Hf元素的含量会影响合金熔体与陶瓷材料的润湿性.对于本工作的合金,当Hf含量从0.1%逐渐增大至2.0%时,润湿角由132°逐渐减小至112°,润湿性显著增强;当Hf含量达到1.5%时,合金熔体与陶瓷材料发生界面反应,界面反应使润湿角明显减小,反应产物为HfO2.界面反应热力学分析结果表明,Hf和SiO2满足发生置换反应所需的热力学条件.