镍基高温合金GH4169高温变形流动应力模型研究

镍基高温合金GH4169热模拟压缩实验结果表明:变形温度的升高和应变速率的减小使该合金高温变形时的峰值应力和稳态应力显著降低,变形温度会影响其进入稳态变形时变形程度的大小.基于高温合金GH4169高温变形时的流动应力特征,运用模糊神经网络理论建立了该合金高温变形时的流动应力模型.计算与实验的流动应力的最大误差为10.18%,平均误差为2.11%,该模型的计算精度明显高于由回归法建立的高温合金GH4169高温变形时的流动应力模型.     

DP处理高铌GH4169合金的热变形行为

研究了经δ相时效处理(Delta Processing,DP)后的优质GH4169高温合金在不同变形温度(980、1010、1040、1070℃)及应变速率(0.001、0.01、0.1、1s~(-1))进行热模拟压缩实验。结果表明:GH4169镍基高温合金在该变形条件下的平均激活能Q=528.24 kJ/mol,Nb元素含量上调会显著增加合金的变形激活能(约40 kJ/mol),该材料的热变形过程可通过双曲正弦本构模型进行描述。通过表征相应热变形后的显微组织,并结合GH4169高温合金的热加工图,表明GH4169高温合金适宜在低温低应变速率和高温高应变速率下加工。     

DP处理GH4169合金的热变形行为

优质GH4169镍基高温合金的Nb含量较高，热变形工艺参数需严格控制，特别是经δ 相时效处理(Delta Processed，DP)后，因此有必要对其热变形行为进行研究。本文对经DP处理后的优质GH4169高温合金在不同变形温度 (980，1010，1040和1070°C)及应变速率 (0.001，0.01，0.1和1 s-1)进行热模拟压缩实验。结果表明： GH4169镍基高温合金在该变形条件下的平均激活能Q = 528.24 kJ/mol，Nb元素含量上调会显著增加合金的变形激活能(约40 kJ/mol)，该材料的热变形过程可通过双曲正弦本构模型进行描述。通过表征相应热变形后的显微组织，结合GH4169高温合金的热加工图，表明GH4169高温合金适宜在低温低应变速率和高温高应变速率下加工。     

多场耦合作用下GH4169合金变形行为与强韧化机制

研究了脉冲电流/温度/应力多场耦合作用下,镍基GH4169合金的变形行为与强韧化机理。结果表明,GH4169合金在脉冲电流/温度/应力作用下,GH4169合金变形抗力降低、塑性变形能力提高,在高温下脉冲电流的引入加剧了原子热振动、金属晶格Pereils力下降,由此降低了合金变形抗力,增强了合金塑性变形协调能力。而当GH4169合金经脉冲电流/温度场耦合时效处理,则可以显著提高合金的高温强度和韧性,脉冲电流/温度耦合作用提高了合金基体空位缺陷密度,促进了其在随后高温变形过程中析出大量数纳米级新γ"相强化相,而脉冲电流/温度场耦合时效处理过程中析出、粗化的γ"相以及其与合金高温变形中新析出数纳米级γ"相的协同作用,使合金实现了强韧化。     

GH4169高温合金热变形力学性能研究

通过热模拟实验对GH4169高温合金热态变形过程中的力学性能进行研究,分析了初始晶粒尺寸、应变速率、变形温度等对GH4169合金热变形时峰值应力的影响。结果表明,该合金的峰值应力随应变速率的增大而增大,随变形温度的增大而减小。该合金的流动应力随初始晶粒尺寸的增大而增大,其原因是该合金在热变形过程中发生了动态再结晶。确定了基于初始晶粒尺寸的峰值应力与热变形参数之间的关系式,确定了GH4169合金的变形激活能。     

低温小应变锻造在GH4169轴流叶片上的应用

<正>GH4169合金是一种铁-镍-铬基的变形高温合金,合金的组织由γ基体、δ相、碳化物和作为强化相的γ"相(Ni3Nb)和γ’相(Ni3AlTi)组成,作为一种主要的镍基变形高温合金,GH4169合金以其在(-253～650)℃时优异的综合力学性能,成为我国航空和航天发动机的关键材料。然而,GH4169合金的组织性能对热加工工艺十分敏感,在实际生产中常因为工艺制定不当导致出现粗晶和混晶等不利的显微组织;同时,在制备模锻件过程中,     

GH4169高温合金的静态再结晶动力学

对GH4169高温合金在Gleeble-3500热模拟实验机进行了双道次和单道次热压缩实验。分析了变形温度、应变速率、间隔保温时间、变形量和初始晶粒尺寸对GH4169高温合金静态再结晶体积分数的影响。实验结果表明:变形温度越高、应变速率越大、道次间隔时间越长,变形量越大,初始晶粒度越小,静态再结晶体积分数越大。根据实验结果,建立了GH4169高温合金的静态再结晶模型,并将所建立的模型的预测结果和实验结果进行了对比分析,二者比较吻合。     

GH4169高温合金惯性摩擦焊接头晶粒分布特征

GH4169镍基高温合金的显微硬度、组织和性能对热加工工艺很敏感,工艺控制不当,将会产生粗晶、混晶现象,影响持久缺口敏感性、冲击韧性等性能。试验发现在GH4169高温合金惯性摩擦焊管接头中,沿轴向焊合区附近具有超细晶一细晶的晶粒分布特征。根据GH4169合金动态再结晶的特点,结合惯性磨擦焊过程的特有热变形条件,本文对上述现象进行了分析,研究结果表明,GH4169合金惯性摩擦焊接过程中温度、应变、应变速率是造成焊接区细晶和超细晶组织的根本原因。GH4169合金惯性摩擦焊接头焊合区中热变形金属的动态再结晶过程进行的相当剧烈充分,其晶粒组织呈细小均匀的等轴晶特征,尽管存在着晶粒组织的不均匀性,但未发现粗晶和混晶现象。     

GH4169返回料合金的热加工图及热变形行为

在高温压缩试验数据的基础上,根据动态材料学模型(DMM)理论绘制了GH4169返回料合金的热加工图。采用氧氮元素分析及SEM进行分析,研究了返回料的添加对GH4169合金热变形行为的影响。结果表明:GH4169返回料合金在中、低应变速率下存在3个动态再结晶区域;在应变速率为10~(-2.5)~1 s~(-1)、变形温度为900~1 150℃的区域内,为合金的流变失稳区;返回料的添加使得合金中N、O元素的含量增加,形成大量显微疏松,成为高温变形过程中的裂纹扩展源,导致合金出现大面积的流变失稳。     

GH4169高温合金复合热压缩界面愈合与界面氧化物研究北大核心CSCD

由于成分偏析和冶炼能力的限制,大型GH4169高温合金锻件难以实现国产化制造。利用小坯料生产大尺寸锻件的构筑成形技术可实现大型高温合金锻件的匀质化制造。通过GH4169高温合金的复合热压缩试验,研究了变形工艺参数对GH4169高温合金构筑成形界面愈合情况和界面氧化物的影响规律,得到了GH4169高温合金构筑成形的最佳工艺参数。结果表明:在始锻温度、采用较小的应变速率、压缩量大于50%,并在压缩后保温保压一定时间的综合条件下,界面愈合的效果最好,应避免在高应变速率+大变形量的条件下进行构筑成形;在高温下经过较长时间的热处理后,界面内部的氧化铝未明显扩散,从表面沿着界面向内发生严重的氮化反应,且界面边缘出现缝隙。     

GH4169、GH4169plus和GH4738高温合金组织稳定性

为了获得不同沉淀硬化相作用的高温合金在高温长期时效过程中的组织稳定性的对比规律,对3种应用最为广泛的高温合金GH4169、GH4169plus、GH4738经720℃时效后的显微组织和硬度变化进行了对比分析。结果表明,合金的组织稳定性与晶界相和弥散强化相有关,晶界碳化物较晶界δ相稳定,γ'相较γ″相有更好的稳定性,但同为γ'相,组织稳定性还与其和基体的错配度有关。对比3种合金,随时效时间的延长,GH4169plus合金的稳定性稍次于GH4738合金,但要优于GH4169合金。     

GH783/GH4169环件异种金属焊接热-力过程的有限元分析

针对低膨胀高温合金GH783与普通GH4169合金的环件异种金属氩弧焊,建立了热-力过程有限元数值分析模型.通过模拟揭示了GH783/GH4169异种金属焊接过程的应力-应变演变特点,预测了环件焊后的残余应力和变形分布.结果表明,合金的线膨胀系数差异造成了焊接应力-应变的非对称分布,线膨胀系数大的GH4169侧的焊接应变、应力以及最终的焊接变形均大于低膨胀GH783合金侧.模拟预测的环件轴向收缩量与实测结果吻合.     

多齿梳刀与D型刀片车削GH4169高温合金的对比研究

GH4169合金具有良好的高温特性,是国家航空航天领域的关键材料,但其可加工性极低。为了提高加工GH4169合金的效率,本文从刀具切削点数量入手,采用多齿梳刀车削GH4169合金,研究新型高温合金车削工艺,并与一般车削工艺进行对比实验。实验结果显示:两种刀具,切削深度均是切削力的主要影响因素;梳刀单齿切削力小,能有效分散切削力;对于D型刀片,切削速度是表面粗糙度的主要影响因素,对于梳刀,切削深度是表面粗糙度的主要影响因素;相同切削量条件下,梳刀刀刃磨损量小于D型刀片;D型刀片切屑为长螺旋型卷屑,梳刀切屑则为不规则缠绕屑,能有效断屑。梳刀较D型刀片对GH4169高温合金具有更好的切削性能。     

GH4169合金的热变形行为研究

研究了不同变形条件下GH4169合金的热变形行为,并结合计算机软件分析了变形量、应变速率以及变形温度对GH4169合金显微组织的影响。结果表明,GH4169合金的再结晶晶粒尺寸受到变形量的影响不大,但受到变形速率和变形温度的影响较大,其中变形速率影响最大。     

形变参数对GH4169合金热变形行为的影响

利用Gleeble-1500热模拟试验机,研究了GH4169合金在变形温度为900～1100℃、应变速率为0.1 s-1、1 s-1、20 s-1、最大变形量高达70%条件下的高温变形行为,建立了GH4169合金的高温变形流动应力模型,分析了变形工艺参数对合金晶粒再结晶的影响规律。结果表明:随变形温度的降低和应变速率的增加,合金变形抗力显著增加;当变形量超过临界变形量时,随着变形量增加或变形温度的提高,合金的再结晶程度逐渐增加;然而,变形速率的变化,对该合金再结晶影响较为复杂。     

喷丸与振动光饰复合处理对GH4169高温合金疲劳性能的影响

对比研究了喷丸和喷丸与振动光饰复合处理对GH4169高温合金疲劳性能的影响,利用扫描电子显微镜、粗糙度仪、显微硬度计、X射线应力测试仪分析和测试了试样的表面形貌、表层组织、粗糙度、显微硬度、残余应力场,探讨了表面完整性与疲劳性能的内在联系及作用机制。结果表明:复合处理对GH4169高温合金疲劳性能的改善效果比单独喷丸强化处理更好;复合处理使GH4169高温合金的室温疲劳强度提高了21.6%;500℃预加热100 h处理使复合强化GH4169高温合金疲劳强度降低了6%,但仍较未喷丸处理状态提高了14.29%,即复合处理能够有效改善GH4169高温合金室温～500℃高温工况下的抗疲劳性能。     

等温锻用GH4169合金的组织性能研究

采用室温拉伸、高温拉伸和高温持久的方法,对变形GH4169合金进行了力学性能测试、金相组织研究和断口形貌分析.得出结论:随着温度的升高,GH4169合金的晶粒内碳化物、δ相和夹杂都有增多的现象,到750℃后,针状碳化物稍微变粗,并有聚集成团的趋势;抗拉强度δb和屈服强度δo.2随着温度的升高而下降;延伸率δ和断口收缩率δ随着温度的升高先是下降,到750℃后急剧上升.变形GH4169合金在中温下具有较高强度,较好塑性.在800℃以下可作为等温锻造模具材料.     

超瞬态凝固增材制造梯度整体涡轮叶盘用高温合金粉末特性研究I：盘体用合金粉末

本文针对超瞬态凝固增材制造梯度整体涡轮叶盘用高温合金粉末特性开展研究。根据合金的承温能力和JMatPro相平衡计算结果,分别选用GH4169和K418作为盘体心部和轮盘边缘部位材料,DZ4125作为叶片材料。采用真空感应熔炼氩气雾化制粉(VIGA)制备高温合金粉末,筛分至53-105μm粒度范围,采用差示扫描量热分析（DSC）、场发射扫描电镜（FESEM）、电子探针（EPMA）、激光粒度仪、动态图像粒度粒形分析仪以及综合粉体性能测试仪对高温合金粉末的相变温度、显微组织、元素偏析行为、粒度、粒形、松装密度、振实密度和流动性进行了系统表征。结果表明：K418合金固液温度范围比G4169合金窄,K418合金的γ′和MC碳化物的开始析出温度均比GH4169高,过渡区(GH4169+K418)混合成分合金主要强化相的析出温度介于GH4169和K418两种合金之间。GH4169和K418合金粉末形貌主要为球形和近球形。表面和截面显微组织主要呈树枝晶结构,所含元素中偏析倾向较强的元素有Ti、Nb、Zr和Mo,均富集分布于枝晶间,而偏析倾向弱的元素包括Ni、Cr、Fe和Al,高温合金粉末元素偏析类型与铸造镍基高温合金相近,但粉末组织更为细小均匀。激光衍射和动态图像分析法测得的粉末粒度值接近,GH4169的D50分别为79.1μm和76.2μm,K418的D50分别为67.8μm和65.6μm。动态图像法测得2种合金均具有较好的球形度,GH4169和K418的SPHT均值分别为0.91和0.90。所选GH4169和K418高温合金粉末具有相近的松装密度、振实密度和流动性,其松装和振实密度分别达到合金理论密度的50%和60%,压缩度在13.3~15.5%范围,粉末具有较好的流动性（18.5~20.4 s?(50 g)-1）。     

三联冶炼GH4169合金研究进展EI北大核心CSCD

三联冶炼技术的突破促进了我国GH4169合金盘锻件全流程制备技术的优化。本文综述了GH4169合金的化学成分、三联冶炼技术、开坯技术、锻造技术、残余应力控制、质量控制体系等方面的研究进展。三联冶炼技术的突破提高了GH4169合金的纯净度,降低了冶金缺陷概率;镦拔+径锻联合开坯提高了GH4169合金棒材组织均匀性和成材率;残余应力控制技术降低了GH4169合金盘件加工和服役过程中的变形量。此外,本文讨论了GH4169合金在超高强度、超大尺寸、高耐蚀性能和抗氢脆等研究中存在的难题,并对未来工作方向进行了展望。     

GH4169合金涡轮盘热模锻中晶粒尺寸演变的数值模拟与分析

针对GH4169合金涡轮盘热模锻中易出现粗晶、混晶等显微组织缺陷,通过热模拟压缩实验和热变形后热处理实验,研究分析了GH4169合金在热变形和后续热处理中的显微组织演变规律,并建立了晶粒尺寸演变模型。实验结果表明:GH4169合金在热变形中的主要显微组织演变机制为动态再结晶,热变形后热处理中的主要显微组织演变机制为晶粒长大和孪晶生成。将晶粒尺寸演变模型与有限元结合,对某GH4169合金涡轮盘热模锻中的晶粒尺寸演变进行了预测分析,预测结果与实际结果一致。