镍基高温合金GH4738的凝固偏析和碳化物析出行为

高温合金铸锭凝固过程内部各区域散热条件不同,冷却速率存在明显差异。采用差示扫描量热分析(DSC)、高温共聚焦显微镜(HT-CLSM)原位观察和定向凝固(DS)的方法,研究了宽冷速范围下GH4738合金的凝固偏析和碳化物析出行为。结果表明, GH4738合金的凝固顺序为L→γ+L,L→γ+L+MC,L→γ+MC+η+(γ+γ′),其中MC型碳化物、η相和(γ+γ′)共晶相为合金凝固过程中的主要偏析产物;Ti、Mo元素是合金的主要枝晶间偏析元素;提高冷却速率能有效降低凝固前沿残余液相中的溶质富集程度;铸态组织中的的碳化物主要为富Ti的MC型碳化物(TiC、Ti(N)C)和以TiN或Al₂O₃为核心的MC型复合碳化物(Al₂O₃-TiC、TiN-TiC);随着冷却速率降低,碳化物平均尺寸增大,体积分数减小,形貌由小块状向长条状、汉字状和大块状演变。     

固溶冷却介质对GH4720Li合金组织和性能的影响

γ'相的形貌对GH4720Li合金的性能起着十分重要的作用。固溶淬火时高冷速可以增加基体的过饱和度,有利于获取细小的γ'相组织,然而过高的冷速容易导致工件淬火开裂。因此,工业生产中选择适当的冷却介质控制固溶淬火的冷却速度就显得尤其关键。采用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)等手段研究了不同冷却介质对GH4720Li合金组织和性能的影响。结果显示,固溶冷却介质对GH4720Li合金的晶粒尺寸、一次γ'相形貌和数量无影响;水冷试样中二次γ'相的数量最少、三次γ'相的尺寸最小;水溶性淬火剂(20%浓度)冷却后的样品中三次γ'相的尺寸最大,室温、高温拉伸的屈服强度略低于其他样品。     

GH4720Li合金高温氧化行为研究

采用静态增重法测定了GH4720Li合金在650~900℃的氧化动力学,并利用SEM、EDS和XRD手段分析了不同温度下氧化膜的组成及结构,据此对GH4720Li合金的氧化机制进行了研究。结果表明,GH4720Li合金在900℃以下属完全抗氧化级。750℃以下,GH4720Li合金的氧化速率随温度升高缓慢增加,氧化膜主要由(Cr0.88Ti0.12)2O3和Cr2Ni O4组成;超过750℃,合金的氧化速率显著增加,氧化层主要由(Cr0.88Ti0.12)2O3和Ti O2组成。Ti的含量沿氧化层厚度方向由里向外逐渐增加,而Cr的分布规律正好相反。合金氧化动力学遵循抛物线规律,氧化机制由初始表面生成反应控制转变为扩散机制控制。     

第四代粉末高温合金FGH4102长期时效过程中γ′相演变规律北大核心

本文研究了新型镍基粉末高温合金FGH4102在750~850℃长期时效过程中γ′相的演变行为。结果表明:合金长期时效过程中一次γ′相稳定性较好;三次γ′相主要存在于750℃及800℃,析出量达到饱和后随时效时间延长符合Ostwald熟化理论,之后逐渐溶解;二次γ′相在750℃及800℃时效过程中存在分裂导致的反粗化现象,850℃时效时二次γ′相随时效时间增加而持续长大;800℃及850℃时效后期,二次γ′相形态转变为沿<100>方向排列的方形;时效温度及时间对合金硬度的影响较大,时效后期硬度值的变化主要取决于二次γ′相尺寸的变化。     

复合包套轧制工艺对难变形高温合金GH720Li组织的影响

研究了复合包套轧制工艺对难变形高温合金GH720Li组织的影响.结果表明:采用复合包套变形可以有效控制合金的轧制温度,减少轧辊与钢锭的摩擦力,改善难变形合金的表面质量及变形组织均匀性,防止轧制过程开裂.随着轧制变形量的增大,铸态GH720Li合金粗大的柱状树枝晶组织充分破碎,热变形后合金轧态晶粒度为ASTM5级,一次γ′相尺寸约为0.46μm,同时消除了低倍粗晶现象.经过热处理后GH720Li合金晶粒度为ASTM4级,改善了强化相γ′相的大小、数量及其分布状态,获得了良好的力学性能.     

固溶冷却介质对优质GH738合金组织及力学性能的影响

研究了不同固溶冷却介质(油、空、棉)及之后的时效处理对优质GH738 (HQGH738)合金组织及力学性能的影响.分别利用光学金相显微镜(OM)和场发射扫描电镜(FESEM)对热处理各阶段合金的晶粒组织及γ'相分布情况进行观察,同时检测热处理各阶段拉伸强度.结果表明:冷却介质对HQGH738合金晶粒尺寸无影响,而主要影响一次及二次γ'相的回溶及析出行为,进而影响合金的性能.固溶阶段,随冷速的提高(油淬＞空冷＞棉冷),合金中二次γ'相减少,尺寸越小,固溶后合金抗拉强度降低.经过稳定化处理后,3种冷却方式下合金强度顺序不变,但差值减小.再经过双时效后,三者抗拉强度相当.冷速越快,一次γ'相粗化越慢,从而在双时效过程中析出更多的细小二次γ'相,最终合金的屈服强度随冷速的增加而增强.     

GH4720Li合金细晶棒材制备的热加工工艺研究

通过合理的热加工工艺获得组织均匀细小的棒材是难变形高温合金GH4720Li研制成功的关键和难点。通过对变形高温合金开坯工艺调研以及在GH4720Li合金MTS热模拟实验和数值模拟基础上,对开坯工艺参数进行了初步确定,据此采用2000t快锻机对406mm的GH4720Li合金铸锭进行了开坯试制,获得的棒材组织均匀、细小,性能优良。实验结果表明,得到的GH4720Li合金开坯工艺参数合理可行。     

GH4720Li合金中温区低周疲劳行为研究

摘要：奥氏体沉淀强化GH4720Li合金用于制备航空发动机涡轮盘,其服役条件下的疲劳性能是当前研究的热点。研究了GH4720Li合金在中温区（450和550℃）不同应变条件下的低周疲劳行为。结果表明,GH4720Li合金的剪切模量和杨氏模量随着温度的升高而不断降低,但是中温区的抗拉强度和屈服强度不随温度而剧烈下降。GH4720Li合金的低周疲劳寿命随着应变值的升高而降低。在550℃/09%最大应变值时,疲劳寿命存在一个“平台”而表现出极大的分散性,当最大应变值低于“平台”时,低周疲劳寿命随温度升高而升高。GH4720Li合金疲劳寿命的“平台”现象是因为样品表面裂纹萌生和内部裂纹萌生2种断裂失效模式的竞争导致。     

GH720Li合金的铸态组织和均匀化工艺

对GH720Li合金的铸态组织及均匀化工艺进行了研究,采用物理化学相分析的方法确定了该合金析出相的类型、数量和γ′相的粒径分布。结果表明：该合金在铸造状态下的析出相是γ′、Ti(C,N)、TiC和M2B2(痕),其中γ′相的质量分数高达34．187％。均匀化的结果表明：GH720Li合金适宜的均匀化温度为1190℃。     

U720Li合金高温变形行为及变形机理研究

对U720Li合金的高温变形行为进行了系统的研究。通过对该合金高温变形过程中力学行为特征及组织演变规律的分析与计算,得出了不同应变速率、不同变形温度下应变速率敏感性指数m值、变形激活能Q值和晶粒指数P值的变化规律。分别绘制动态材料模型热加工图及包含位错数量的U720Li合金高温变形机理图。应用动态DMM热加工图分析了合金的适合加工区间。运用U720Li合金高温变形机理图,根据不同温度下U720Li合金柏氏矢量补偿的晶粒尺寸、模量补偿的应力值预报了该合金的高温变形机理。