元素B对DZ417G合金组织性能的影响

为研究合金化元素B对DZ417G合金力学性能及微观组织的影响,制备了不同B含量的合金,并进行力学性能测试和微观组织形貌观察。结果表明:随着B含量增加,DZ417G合金900℃的抗拉强度和屈服强度均有所降低,塑性先降低后升高。980℃、216 MPa条件下,合金的持久寿命随B含量的提高而降低,760℃、725 MPa条件下,随B含量的提高合金的持久寿命变化不大。随合金中B含量的提高,合金中晶界区域析出碳硼化物数量增加,当合金中的B含量达到0.02%时,在共晶相周边可以观察到珠状硼化物共晶组织。经热处理后合金中γ′相由细小γ′相和粗大的γ′相组成。     

K417G合金γ+γ′共晶初熔特性及影响因素研究

采用水淬法测定出铸态及采用不同温度阶段处理后的K417G合金γ+γ′共晶相的初始熔化温度,对铸态合金及水淬处理后的合金的微观组织采用扫描电镜进行观察,确定出阶段热处理对合金中γ+γ′共晶相的初始熔化温度的影响。研究结果表明:铸态K417G合金中的γ+γ′共晶相主要由细小的γ+γ′共晶组织和粗大的γ′相组成,在共晶相的前沿存在少量的硼化物共晶组织。铸态K417G合金中的γ+γ′共晶组织的熔化主要发生在共晶相的前沿,熔化后出现大量的白色组织相。电子探针对熔化区的分析表明,熔化后形成的激冷组织主要为γ+γ′共晶,熔化区主要富集B、Mo和Cr元素。铸态合金中的γ+γ′共晶的初熔温度为1 220~1 230℃,而经1 090℃、1 100℃和1 110℃阶段处理10 h后合金中的γ+γ′共晶的初熔温度升高至1 280~1 290℃。     

Hf对第二代镍基单晶高温合金DD11高温低应力持久性能的影响

通过对4种不同Hf含量(0~0.80%,质量分数,下同)的第二代镍基单晶高温合金DD11铸态及热处理态组织定量表征与1100℃,140 MPa持久性能测试,研究了Hf对相转变温度、(g+γ')共晶组织、碳化物、微孔、凝固偏析、合金元素成分分配比及持久性能的影响.结果表明,添加Hf显著降低合金的固/液相线,降低微孔含量,提高铸态共晶组织体积分数、MC型碳化物含量以及凝固偏析程度.合金热处理后,随着Hf含量提高,固溶微孔含量显著降低、残余共晶和碳化物含量显著增加.添加Hf通过提高Re,Mo和Cr的成分分配比,增加γ/γ'错配度,减小γ/γ'界面位错间距,促进Re,Mo和Cr向γ相中偏聚,提高固溶强化效果,减小微孔含量等方式,显著提高DD11合金持久性能.但当Hf含量达到0.80%时,热处理后的残余共晶、碳化物含量较高,导致合金持久性能明显降低.     

熔体温度对类K445合金组织及硬度的影响

研究了真空熔炼时熔体温度对类K445镍基高温合金铸态组织及硬度的影响.结果表明,熔体温度对合金的相种类没有影响,均由树枝状y基体、弥散分布于基体的γ'相、晶界和枝晶间的γ γ'共晶、以及γ"、MC碳化物、少量M3B2硼化物等强化相组成;但随熔体温度的升高,枝晶逐渐细化,一次枝晶轴大量熔断;MC碳化物含量逐渐减少,γ γ'共晶和γ"相逐渐增多;同时,随熔体温度的升高,合金的硬度不断提高.在1600℃保温时,合金组织中枝晶最细小、γ γ'共晶和γ"含量最多、碳化物含量最少,且HB硬度达到最高值3.84 GPa.     

B元素对DZ424定向凝固合金凝固特性及性能的影响

研究了B元素的加入对DZ424定向凝固合金凝固特性和性能的影响规律。结果表明:B元素的加入能显著降低合金的固/液相温度,加宽凝固范围,增加共晶含量;同时,由于B元素在碳化物中富集,使得碳化物形貌由草书状向块状转变。随着B含量的增加,粒状M_3B_2逐渐在共晶前沿析出;进一步增加B含量,硼化物形貌由粒状向条状转变。B的添加能够显著提高合金的持久性能,但当B添加量大于0.015%时,合金的持久性能显著降低。     

铸造高温合金K480及DD407热处理中γ'相的析出行为

选取两种典型铸造高温合金DD407及K480,研究其固溶及时效过程中γ'相析出行为。结果表明,经热力学平衡相图计算获知,铸造高温合金K480及DD407合金的凝固温度范围是158、30℃,室温下γ'相体积分数分别为54%,80%;合金在凝固或固溶后的冷却过程中,γ'相形核率低,长大速率高,γ'相粒子易于长大;当其尺寸超过临界尺寸就会发生分解;两合金经过固溶后,较大尺寸的一次γ'相溶解后重新析出较小的二次γ'相;在一次时效空冷热处理后,合金在立方状的二次γ'相通道周围析出弥散细小球形三次γ'相;经过二次时效后,三次γ'相回溶、扩散直至消失,同时二次γ'相进一步长大,立方度增加。     

EFFECTS OF AL ON MICROSTRUCTURE AND STABILITY OF GH4169 ALLOY

GH4169合金中当Al含量处于合金标准范围内(0.45%)时, 其晶内强化相γ'和γ'分开析出, 晶界主要 析出相为β相; 当Al含量为1.24%以上时, 合金晶内析出γ'/γ'“包覆组织”, 晶界β相显著减少, 而析出了大量 的Laves相和少量的M7C3相及σ相. 680 ℃, 1000 h 长期时效后, 高Al合金中 “包覆组织”长大缓慢, 但晶界 相数量显著增加, 尺寸明显长大, 而且析出了α-Cr相. 随Al含量增加, 这种趋势更加明显. Al含量增加显著地 降低合金的室温冲击韧性, 680 ℃长期时效后, 冲击值更低.     

铜模内径对亚快速凝固K424合金析出相的影响

采用阶梯铜模喷铸制备了不同内径的亚快速凝固K424合金,采用时效处理研究了原始非平衡组织状态对快冷合金γ'析出相析出的影响.结果表明:铜模内径的降低可以减弱合金凝固过程中的溶质偏析程度,缩短相变时间,抑制共晶相及析出相形成,有利于获得高固溶组织.经700℃时效30 min处理后,φ2合金由于形核驱动力高,临界形核半径小...     

Hf对一种镍基高硼铸造高温合金凝固行为及疏松情况的影响

研究了Hf的添加对一种镍基高硼铸造高温合金显微组织、凝固行为、疏松情况的影响。显微组织分析、差热分析(DSC)、等温凝固淬火试验结果显示,Hf在合金的凝固过程中强烈偏析于枝晶间区域,并在凝固末期以Ni5Hf相的形式从残余液相中析出；Hf的加入降低了合金的液/固相线温度、γ/γ′共晶相和硼化物析出温度,延缓了合金的凝固过程,加宽了凝固温度范围,显著增大了γ/γ′共晶相的含量。自主设计并浇铸一种薄壁管铸件,渗透检验结果显示Hf的加入使得薄壁管的疏松明显减少,合金的疏松倾向性显著降低。     

铁基和镍基高温合金的相变规律与机理

评述了中国科学院金属研究所高温合金和金属间化合物研究组50年来对铁基和镍基高温合金相变的主要研究结果:包括凝固过程中发生的相变,如L→γ+Laves,L→γ+γ',L→γ+M3B2;沉淀反应,过饱和y固溶体中析出GCP相、碳化物和硼化物、硅化物、TCP;γ'相中的沉淀析出和MC碳化物的分解反应.     

Ti对DZ68合金凝固和偏析的影响

利用电子探针等手段研究了不同Ti含量对DZ68合金凝固过程和偏析的影响.结果表明,随合金中Ti含量的增加,合金的初凝温度和终凝温度逐渐降低,凝固温度区间逐渐增大.当Ti含量达到0.55%～1.7%之间的某一值时,铸态合金中出现(γ+γ')共晶,并随Ti含量增加,(γ+γ')共晶数量增加.随合金中Ti含量的增加,W的负偏析程度显著增加,Cr由正偏析元素逐渐转变成负偏析元素.在终凝前,随合金中Ti含量的增加,凝固前沿固体中的Ti含量随凝同温度下降的平均变化速率增加,而Cr含量随凝同温度下降的平均变化速率下降.     

单晶高温合金小角度晶界组织演化

研究了单晶高温合金不同状态小角度晶界组织的演变规律。从小角度晶界附近局部凝固热力学状态的角度,分析了小角度晶界铸态组织的形成。结果发现,由于整个单晶铸件由一个晶粒组成,连续分布在共晶中的γ′相不能额外形核,而是以小角度晶界一侧晶体为基长大,同时为了避免出现额外相界面,共晶中的γ相以晶界另一侧晶体为基长大,因而含有连续共晶的小角度晶界两侧倾向于形成不同的相。由于单晶高温合金基体相γ和析出相γ′粒子之间存在严格的晶体取向关系,以及在小角度晶界的限制下,标准热处理态合金中晶界处的γ′相粒子通常为不完整立方体。由于不同相之间严格取向关系作用,同时由于γ′相的体积分数明显占优,合金小角度晶界两侧同为γ′相的几率较高。     

定向凝固高温合金组织演变对持久性能的影响

对比研究了定向凝固高温合金GTD111以及自主设计合金WZ-D2的铸态、热处理态和经980℃/190 MPa持久拉伸后的γ'相、碳化物以及拓普密排(TCP)有害相析出的特征演变及其对持久性能的影响。结果表明:WZ-D2的铸态共晶尺寸和数量均显著小于GTD111;热处理态WZ-D2的γ'相面积分数明显高于GTD111,且立方度略高于后者。GTD111中碳化物的形貌多呈现汉字型,且更易分解。在900℃以上温度,GTD111的持久寿命远小于WZ-D2,这与2种合金中共晶相数量和尺寸、碳化物的分解、γ'相的演化密切相关。     

高Zn含量Al-Zn-Mg-Cu系铝合金的凝固态显微组织

利用OM、SEM、XRD及TEM等分析方法,对几种高Zn含量Al-Zn-Mg-Cu系合金的凝固态组织进行研究,通过比较不同合金中一次凝固析出相的种类、形貌结构及合金元素在各相中的显微分布,揭示了不同凝固析出相的形成过程与机理。结果表明:法系7449、7056合金晶界处粗大析出相为T(Mg(Zn,Cu,Al)2)四元相共晶组织,且大部分共晶组织网层状结构发达,共晶组织特征明显;美系7136与7095合金晶界处粗大的网状结构第二相数目大大减少,主要以棒条状结构存在,且部分粗大第二相是以两相(T(Al Zn Mg Cu)与θ(Al2Cu))伴生的结构形态存在;不同合金凝固态显微组织的差异是由合金成分的不同而导致的凝固进程的差异造成的;其中,Cu元素含量对凝固态组织中一次凝固析出相的种类及结构形貌有较大影响。     

熔体保温时间对类K445合金组织及硬度的影响

采用真空熔炼工艺制备类K445高温合金,研究熔炼保温时间对其铸态组织及硬度的影响。结果表明,熔体保温时间对合金的相种类没有影响,合金均由树枝状γ基体、弥散分布于基体的γ′相、枝晶间的γ＋γ′共晶、γ′′相、MC碳化物、少量M3B2硼化物等强化相组成;但随熔体保温时间的延长,枝晶尺寸先减小后增大,MC碳化物含量先减少后增多,γ＋γ′共晶和γ＇＇相含量先增多后减少;同时合金的硬度呈先升高后降低的趋势;保温30 min时枝晶最细小、γ＋γ′共晶和γ′′含量最多、MC碳化物含量最少,且平均硬度达到最高值HB381。     

不同Ti含量DZ125L镍基合金的组织

利用光学显微镜、扫描电镜、电子探针及X射线研究了两种不同Ti含量的DZ125L合金铸态和热处理后的微观组织以及合金中主要元素的偏析行为.结果表明:两种合金铸态和热处理后的组织主要由γ,γ',γ+γ'共晶和MC碳化物组成;两种合金中Ti表现了强烈的正偏析行为,W表现为强烈的负偏析行为;随着Ti含量的降低可以减少合金的γ+γ'共晶量,显著降低合金的偏析程度.     

LMC法定向凝固抽拉速率对DD488单晶高温合金组织和持久性能的影响

研究了液态金属冷却(LMC)法定向凝固抽拉速率对DD488单晶高温合金组织和980℃/250 MPa持久性能的影响。结果表明:增大抽拉速率能够显著细化合金的枝晶组织,减小铸态共晶含量和γ'相尺寸。同时,随着抽拉速率的增大,标准热处理后的γ通道宽度减小,γ'相体积分数增加。抽拉速率较小时(5 mm/min),合金980℃/250 MPa持久寿命为70.3 h,随着抽拉速率提高至8 mm/min,持久寿命增大到107.5 h。DD488合金持久寿命的提高得益于在较高的抽拉速率下合金标准热处理组织中的γ'相体积分数增加,γ通道宽度减小,并且共晶组织基本消除。     

FGH97高温合金TLP焊接接头组织分析

采用BNi82CrSiB中间层材料对FGH97高温合金进行了过渡液相(TLP)焊,研究了焊接温度为1150℃不同保温时间条件下的接头组织.结果表明,随保温时间的延长,焊缝宽度逐渐增大,焊缝中等温凝固区γ固溶体的数量逐渐增多,而焊缝中央非等温凝固区树枝状γ/Ni2B共晶、γ/γ'共晶、Ni3Si、M23B6和Cr2B等物相逐渐减少并消失,最后形成致密的γ固溶体焊缝组织.同时,随保温时间的延长,焊缝两侧扩散区的宽度逐渐增大,且有针状、颗粒状和蠕虫状的M3B2型硼化物析出,且越远离焊缝,析出相的数量越少.     

铸态GH742合金的凝固特点及枝晶偏析

高合金化GH742合金存在严重的枝晶偏析,Nb、Ti大量偏聚于枝晶间,导致MC碳化物、(γ+γ′)共晶、Laves相、δ相等析出;高Mo含量及其枝晶间偏析是析出σ相的重要原因;La、Ce在枝晶间的富集促使含氧硫稀土相和Ni5Ce相的析出。与一般合金凝固特点不同,高含量Al、Ti、Nb导致GH742合金凝固过程中先后发生(γ+γ′)和(γ+Laves)两种类型的共晶反应。结合差热分析技术和凝固组织特点确定了合金的凝固温度区间为1346-1190℃,凝固顺序为γ、MC、(γ+γ′)、Laves、Ni5Ce。     

含铪高钨K416B镍基铸造高温合金的组织与蠕变行为

通过组织形貌观察和蠕变性能测试,研究了含铪高钨K416B镍基铸造合金的组织及蠕变机制。结果表明:合金铸态组织由γ基体、γ'相、MC和M6C型碳化物组成;其中,MC碳化物主要以链状和汉字型结构分别在晶界和枝晶间析出,而大块状M6C碳化物镶嵌在共晶处;蠕变期间,合金的变形机制是位错在基体中可沿不同方向发生滑移,且位错可绕过或剪切γ′相;蠕变后期,高密度位错在碳化物和晶界处塞积,产生应力集中,致使裂纹沿晶界和碳化物/共晶界面处萌生及扩展是合金的断裂机制。