三联熔炼GH4169合金大规格铸锭与棒材元素偏析行为

采用真空感应熔炼+保护气氛电渣重熔+真空自耗重熔三联熔炼方法制备大规格GH4169合金铸锭,利用SEM、TEM、EPMA和EDS分析了大规格GH4169高温合金自耗锭(直径508 mm)与棒材(直径240 mm)不同部位的典型元素含量和析出相特征。结果表明:大规格铸锭中Al元素偏析程度较轻,而Nb、Ti和Mo元素偏析较重,枝晶间凝固时析出较多的MC相、Laves相和δ相等。经过两阶段高温均匀化处理和开坯锻造后,GH4169棒材内无"黑斑"、"白斑"等宏观偏析,元素微观偏析也被基本消除。结合计算仿真,进一步对比分析了三联熔炼GH4169与Inconel 718合金棒材的化学成分均匀性,发现国产GH4169存在元素的区域偏析,其棒材的典型元素样本方差值(能够体现区域元素偏析程度)与Inconel 718棒材相比存在差距。这种区域元素偏析对国产三联熔炼GH4169棒材的力学性能(如硬度等)波动性造成一定程度的影响。通过精细控制熔炼过程参数,优化均匀化热处理和锻造工艺,有助于进一步降低GH4169合金大规格棒材的区域元素偏析。     

大型GH4169合金锻造棒组织缺陷分析

采用真空感应-气氛保护-真空自耗“三联冶炼技术”制备了GH4169合金,经锻造和标准热处理后,采用扫描电镜和X射线衍射分析GH4169合金大棒材的组织缺陷,统计分析并模拟了组织缺陷的变化规律.结果 表明,GH4169合金锻件晶粒度细小,含有δ相、γ'相、γ'相、MC碳化物相,从棒材的心部到边缘合金中MC碳化物相峰高...     

GH141合金的凝固偏析特性及均匀化处理

利用光学显微镜、扫描电镜及能谱分析仪分析了经真空感应+真空自耗冶炼的GH141合金自耗锭的铸态组织及凝固偏析特性,并研究了均匀化处理温度和时间对GH141合金微观组织、析出相、元素偏析情况的影响规律。结果表明,GH141合金铸锭存在明显枝晶偏析,Ti、Mo偏聚于枝晶间,Al、Co、Cr偏聚于枝晶干;枝晶间主要析出相为MC和M₆C+M₂₃C₆碳化物。在均匀化过程中,随着均匀化温度的升高和时间的延长,枝晶组织消除、碳化物回溶、偏析元素逐渐扩散均匀;经1190 ℃×48 h均匀化处理后,合金成分基本均匀,大部分碳化物已回溶。     

GH4169合金环形锻件低倍组织缺陷分析

针对采用真空感应、真空自耗重熔双联冶炼工艺的GH4169合金棒材所生产的环形锻件,其内部出现的低倍组织缺陷展开实验分析,通过对缺陷位置进行解剖观察低倍和微观组织形貌,以及对缺陷区域和基体正常区域进行能谱分析比较等,提出形成缺陷的主要原因可能是由于Nb、Ti元素偏析、δ相及MC富集产生,并就抑制缺陷形成方案提出了建议.     

GH4151合金的凝固偏析行为及均匀化热处理研究

GH4151合金是一种承温能力高达800℃的新型涡轮盘用铸锻变形高温合金,该合金在凝固过程中元素偏析严重,主要偏析元素包括Nb、Mo和Ti等元素,同时合金中包含大量的C元素,在熔炼凝固后期由于残余液相中的元素富集,枝晶间会析出大量有害相,包括（γ-γ′）共晶,Laves相,η相和MC碳化物。实验通过研究C含量对各偏析元素的影响发现,增加C含量可减轻Nb元素在枝晶间的偏析,此外,随C含量的增加枝晶更发达,枝晶间区域减少。随后通过研究在1160～1210℃不同温度下的均匀化热处理对各枝晶间析出相的影响发现,（γ-γ′）共晶和Laves相的熔点约为1180℃,η相的熔点约为1200℃,MC碳化物的熔点超过1300℃;同时,发现1170℃/16 h+1200℃/8 h双步均匀化热处理不仅可以消除铸锭中的偏析,而且避免了低熔点相过烧而产生的孔洞,使坯料更加有利于后续开坯变形。     

激光立体成形K465高温合金的组织研究

采用激光立体成形技术制备了K465镍基高温合金试样,研究了晶粒、γ′强化相及碳化物等组织的特征及演化规律。结果表明:试样中心区域内晶粒粗大,顶部边缘区域晶粒细小;试样内枝晶呈现明显的沿沉积方向外延生长特点,在接近试样底部的部分,熔覆层顶部由于重熔不完全而出现转向枝晶区;熔覆层交界处的γ′相尺寸略大于层内的γ′相,枝晶间的γ′相尺寸略大于枝晶干上的γ′相;MC碳化物呈现多种形貌,底部存在分叉发达的花瓣状MC碳化物,中部有较多短棒状MC碳化物,顶部存在棒状和八面体状的MC碳化物。     

GH4169合金铸态组织特征及均匀化处理工艺

通过CLSM、OM和SEM等测试方式,研究了GH4169合金铸态组织和均匀化热处理工艺对晶粒尺寸、析出相、氧化层厚度以及溶质元素均匀性的影响.研究表明,铸态组织枝晶间存在Laves相、δ相、γ′相和MC碳化物等析出相,主要偏析元素Nb在铸锭中心偏析最严重;在第一段1160℃ ×16 h,第二段1190℃ ×30 h均匀...     

不同冷却速率对GH4151高温合金定向凝固组织及元素偏析的影响

为了进一步降低合金凝固偏析程度和优化真空自耗冶炼(VAR)工艺,利用液态金属冷却法(LMC)对GH4151合金进行定向凝固实验,采用光学显微镜、扫描电镜及电子探针等研究了冷却速率对GH4151合金定向凝固组织及元素偏析的影响。结果表明：随着冷却速率的增加,一次枝晶间距λ₁及二次枝晶间距λ₂均逐渐减小,两者与冷却速率间满足相似的函数关系。而且,枝晶干及枝晶间γ′相尺寸也随冷却速率的增加逐渐减小,组织均匀性提高。对凝固组织元素成分分布的电子探针分析表明：GH4151合金主要偏析元素为W、Nb、Ti,偏离程度在20%以上,且3种元素显微偏析程度均随冷却速率的增加而加重,原因在于随着冷却速率增加,凝固前沿固相层可供溶质扩散的时间减少,扩散效果减弱。     

镍基耐蚀925合金均匀化及固溶过程组织演变规律

为研究925合金在均匀化及固溶过程中组织演变规律,利用金相显微镜、扫描电镜和能谱分析等对经真空感应熔炼(VIM)和保护气氛下电渣重熔(ESR)双联工艺冶炼的925合金的原始铸态、均匀化态、锻态和固溶态的组织和析出相进行分析。结果表明:铸态组织中含有TiN、MC、γ'相、σ相以及η相;1160℃退火5 h可使γ'相、σ相及η相回溶,退火20 h偏析基本消除;在950～1070℃固溶过程中,主要析出相M_(23)C_6在晶界析出量逐渐减少,高于1040℃时晶粒急剧长大。     

镍基耐蚀合金925均匀化及固溶过程组织演变规律

为研究925合金在均匀化及固溶过程中组织演变规律,利用金相显微镜、扫描电镜和能谱分析等对经真空感应熔炼(VIM)和保护气氛下电渣重熔(ESR)双联工艺冶炼的925合金的原始铸态、均匀化态、锻态和固溶态的组织和析出相进行分析。结果表明：铸态组织中含有TiN、MC、γ′相、σ相以及η相;1160℃退火5h可使γ′相、σ相及η相回溶,退火20h偏析基本消除;在950-1070℃固溶过程中,M₂₃C₆相在晶界析出量逐渐减少,1040℃以上晶粒急剧长大。     

固溶处理温度对GH738合金组织和性能的影响

采用金相显微镜、扫描电镜和材料试验机研究了GH738合金在不同固溶热处理制度下的显微组织和性能。结果表明,随着固溶温度的提高,合金的晶粒尺寸随之增大、未溶入基体的γ′相逐渐减少,新析出的γ′相逐渐长大;GH738合金中的第二相有MC和M_(23)C_6,MC主要分布在晶内,M_(23)C_6主要分布在晶界;GH738合金的室温拉伸强度、屈服强度及洛氏硬度随二次固溶温度的升高而减小。     

GH742y合金凝固偏析行为

采用组织分析和差热分析相结合的方法系统研究GH742y合金的凝固偏析行为和铸态组织形成规律。GH742y合金枝晶偏析严重,组织析出复杂:Cr、Co、W、V和Al偏析于枝晶干,而Nb、Ti和Mo等元素在枝晶间的富集导致一次和二次γ′相、(γ γ′)共晶、MC碳化物、M6C碳化物、Laves相和δ相的析出;稀土元素La和Ce的偏析导致Ni5Ce相和富氧硫稀土相的枝晶间析出。相分计算表明,严重的元素偏析以及大量富Nb和Ti相的析出是σ相和μ相等有害TCP相析出的主要原因。GH742y合金的凝固顺序为:γ基体、MC碳化物、一次γ′相、(γ γ′)共晶、Laves相、Ni5Ce相和M6C碳化物。     

熔体超温处理对GH742返回料凝固组织和力学性能的影响

采用熔体超温处理方法考察了熔体超温处理温度对GH742返回料凝固组织和力学性能的影响规律。结果表明：当熔体超温处理温度低于1550℃时,随熔体超温处理温度的升高,晶粒和枝晶组织显著细化,枝晶偏析和合金中N、O、S元素含量降低,然而,进一步升高至1600℃,晶粒和枝晶组织粗化、枝晶偏析增大、合金中N、O含量升高。熔体超温处理显著影响枝晶干γ′相特征,却对MC型碳化物影响较小。MC型碳化物形貌为棒状或块状,且随熔体超温处理温度升高无明显变化,但尺寸和面积分数均略微减小。枝晶干γ′相形态则随熔体超温处理升高由近球形向近立方状转变,尺寸呈现先增后减趋势。合适的熔体超温处理可显著提高返回料的室温拉伸强度,但对塑性无明显影响,其原因被归因于凝固组织的变化。     

700 ℃超超临界锅炉材料GH4700合金铸态组织及 均匀化工艺

对经过真空感应熔炼和保护气氛电渣重熔的镍基合金GH4700铸锭进行研究,分析了其枝晶形貌、元素偏析和析出相特点,运用残余偏析指数理论和扩散动力学软件计算了均匀化动力学曲线并提出5种均匀化制度,通过对不同均匀化工艺结果的分析和热压缩模拟实验验证,确定了GH4700的均匀化制度.结果表明:GH4700合金电渣锭主要存在Nb、Ti元素偏析,电渣锭析出相为γ、γ’、Laves相和一次碳化物MC.经过1170℃/48 h均匀化热处理后,合金元素偏析基本消失、有害析出相Laves回溶且具有较好的热加工塑性.     

镍基高温合金GH4282的凝固和偏析行为

采用差示扫描量热（DSC）分析、显微组织观察和热力学计算相结合的方法对镍基高温合金GH4282的凝固过程和元素偏析行为进行研究,得到了合金的凝固顺序以及元素偏析特征。结果表明,GH4282合金的凝固顺序为：γ基体、MC碳化物以及少量的硼化物。由DSC测得的合金GH4282合金的固-液相温度范围为1316~1367 ℃,MC、M6C型碳化物和γ′相的溶解温度分别为1338 ℃、1092 ℃和1003 ℃。热力学计算结果表明,GH4282合金在凝固过程C、B、Ti和Mo偏聚于枝晶间,Al偏析于枝晶干,Cr、Fe和Co几乎不发生偏析,这与铸态组织观察到的元素偏析特征是一致的。     

难变形高温合金GH4175铸态组织及均匀化工艺

采用热力学计算、光学显微镜、扫描电镜和能谱分析等方法对GH4175合金铸锭进行显微组织、析出相和元素偏析情况分析,并研究了均匀化处理过程中合金组织演变和元素再分配的变化规律.结果 表明:GH4175合金铸锭枝晶偏析严重,Nb、Mo、Ti元素偏聚于枝晶间,Nb元素的偏析最为严重,主要析出相为γ'相、M23C6、MC、La...     

抽拉速率对定向凝固DZ483合金的微观组织及力学性能的影响

研究抽拉速率对DZ483合金微观组织及力学性能的影响。结果表明：随着抽拉速率的提高,合金的一、二次枝晶间距逐渐减小,γ′相尺寸减小,但γ′相的数量增多;共晶组织及枝晶间碳化物的数量增多。碳化物形貌由块状转变成长条状,类型不随抽拉速率的提高而改变。随着抽拉速率的升高,除Cr元素偏析系数在1左右波动外,其余元素的偏析程度都增加,其中W、Mo元素偏析程度明显加重;DZ483合金的持久性能随抽拉速率的提高先升高后降低。不同抽拉速率下,合金断口均呈现出韧性断裂和脆性断裂混合特征,γ′相为合金的主要强化相。随着抽拉速率的提高,一方面,合金中γ′相的数量逐渐增多,尺寸逐渐减小,提高了合金的持久性能;另一方面,由于元素偏析程度加重、碳化物和共晶数量增多及γ′相筏形化规则程度的下降,降低了合金的持久性能。     

AN INVESTIGATION OF FRECKLES IN AN IRON-NICKEL BASE WROUGHT SUPERALLOY

Fe-35Ni-15Cr型铁基高温合金中的点状偏析,元素偏析是第一位的,碳硼化物及其它金属间化合物偏聚是第二位的,二者是因果关系.点状偏析是由若干枝晶组成,和枝晶间一样聚集了Ti,Al,Si,Mo,Ni和微量元素C,B,S等,这样就促使偏析区生成较多的γ′相、Ti(C,N)和M_3B_2相,此外还生成脆性相σ;点状偏析区硬度比基体高,熔化温度比基体区大约低40℃;高温长时间均匀化处理不能完全消除,因此,它给合金的工艺性能和力学性能带来了不良影响。点状偏析实际上属于重力偏析的一种,它是在合金液凝固结晶过程中,溶质元素偏析形成的上浮液流造成的,其形成倾向正比于凝固过程中金属的熔池深度.     

一种变形铁基高温合金中的点状偏析

Fe-35Ni-15Cr型铁基高温合金中的点状偏析,元素偏析是第一位的,碳硼化物及其它金属间化合物偏聚是第二位的,二者是因果关系.点状偏析是由若干枝晶组成,和枝晶间一样聚集了Ti,Al,Si,Mo,Ni和微量元素C,B,S等,这样就促使偏析区生成较多的γ′相、Ti(C,N)和M_3B_2相,此外还生成脆性相σ;点状偏析区硬度比基体高,熔化温度比基体区大约低40℃;高温长时间均匀化处理不能完全消除,因此,它给合金的工艺性能和力学性能带来了不良影响。点状偏析实际上属于重力偏析的一种,它是在合金液凝固结晶过程中,溶质元素偏析形成的上浮液流造成的,其形成倾向正比于凝固过程中金属的熔池深度.     

均匀化处理对铸态GH625合金组织的影响

利用光学显微镜、扫描电镜和能谱分析等研究了采用真空感应熔炼和保护气氛电渣重熔工艺生产的GH625合金的铸态组织和均匀化热处理后的微观组织。结果表明:采用双联工艺生产的GH625合金电渣锭存在枝晶和元素偏析,其中Nb、Mo、Ti元素为主要偏析元素;均匀化热处理后枝晶消除明显,块状及条状碳化物碎化,棱角钝化;相同均匀化热处理工艺下Ti、Mo、Nb达到均匀化的难度依次加大;GH625合金最佳的均匀化热处理的工艺为1200℃保温24 h。