Inconel 706合金宏观偏析“黑斑”的形成特征及组织行为

为了研究Inconel 706合金宏观偏析“黑斑”区相变行为及析出相的形成特征,对黑斑区和正常区的相析出特征进行了系统的对比分析,并用热力学相计算手段对合金黑斑区的相变规律和元素的热力学平衡分配进行了计算分析。结果认为,Inconel 706合金宏观偏析黑斑主要是由富Nb的Laves相和富Ti的η,δ相的严重偏聚粗化导致的。从黑斑的组织行为分析及热力学相计算可以认为,Nb在凝固过程中发生了极为明显的枝晶间液态偏聚,同时Ti和Al也有一定程度的偏聚,这些元素不同程度的液态偏聚行为是造成合金黑斑区相富集的主要原因。     

Inconel625高温合金J-C本构建模

为了研究Inconel625高温合金在较高温度和应变率变化范围内的热变形行为,采用CSS电子万能试验机和分离式霍普金森压杆试验装置对Inconel625高温合金进行准静态试验和霍普金森压杆试验,在温度为20~800 ℃、应变率为0.001~8000 s-1范围内得到Inconel625高温合金的真实应力—应变曲线。结果表明：随着温度的升高,Inconel625高温合金的流动应力与屈服应力并不单一地随应变率增大而增大,同一温度条件下,随着应变率的增加,Inconel625高温合金的真实应力先增大后减小(分界线是应变率为6000 s-1);同一应变率条件下,Inconel625高温合金的真实应力随着温度的升高而减小。基于Johnson-Cook模型对其真实应力-应变曲线进行拟合分析,经过计算得到模型的预测值与实验值的相关性和绝对误差,并进一步改进Inconel625高温合金的Johnson-Cook本构模型,使模型能够更好地反映Inconel625高温合金在较高温度和应变率变化范围内的热变形规律。     

Nucleation mechanisms of dynamic recrystallization in Inconel 625 superalloy deformed with different strain rates

The effects of strain rates on the hot working characteristics and nucleation mechanisms of dynamic recrystallization (DRX) were studied by optical microscopy and electron backscatter diffraction (EBSD) technique. Hot compression tests were conducted using a Gleeble-1500 simulator at a true strain of 0.7 in the temperature range of 1000 to 1150 °C and strain rate range of 0.01 to 10.00 s-1. It is found that the size and volume fraction of the DRX grains in hot-deformed Inconel 625 superalloy firstly decrease and then increase with increasing strain rate. Meanwhile, the nucleation mechanism of DRX is closely related to the deformation strain rate due to the deformation thermal effect. The discontinuous DRX (DDRX) with bulging of original grain boundaries is the primary nucleation mechanism of DRX, while the continuous DRX (CDRX) with progressive subgrain rotation acts as a secondary nucleation mechanism. The twinning formation can activate the nucleation of DRX. The effects of bulging of original grain boundaries and twinning formation are firstly gradually weakened and then strengthened with the increasing strain rate due to the deformation thermal effect. On the contrary, the effect of subgrain rotation is firstly gradually strengthened and then weakened with the increasing strain rate.     

Inconel625合金堆焊层组织和性能的研究

采用钨极氩弧焊,在2.25Cr1Mo基体上堆焊Inconel625合金,并对堆焊层进行了金相观察和性能测试。结果表明:堆焊层的显微组织为树枝状奥氏体,堆焊层与基体熔合良好,无分离现象及裂纹、气孔等缺陷;堆焊层的硬度高于基体;在50℃的10%FeCl3溶液中,Inconel625表现出良好的抗腐蚀性能。     

δ相对Inconel625合金管材组织及性能的影响

本文在不改变Inconel 625合金成分的前提下,通过冷变形及时效处理来调控合金中δ相的含量、分布及形貌,以确保合金组织的稳定性及使用可靠性。通过室温压缩试验和时效处理,研究了冷变形对δ相的含量、分布及形貌影响和δ相对Inconel 625合金管材组织性能的影响。采用XRD、SEM和EDS表征δ相的特征。研究表明,随着冷变形的增加,合金的平均晶粒尺寸减小,晶粒变形均匀性逐渐变好,合金的硬度增加;冷变形促进了δ相的析出;随着冷变形量的增加,δ相首先在形变孪晶界、晶界及变形带上析出,随后在晶内析出,针状的δ相呈现近正交状或网格状分布在晶内,且在变形带上平行排列,同时,随着冷变形量的增加,δ相的形貌由针状转变为短棒状或颗粒状;合金的平均晶粒尺寸随着冷变形量的增加和保温时间的延长而减小;当冷变形量为35 %时,合金的硬度保温时间的延伸而增加,而冷变形量超过50 %时合金的硬度没有发生明显的变化。     

δ相对Inconel 625合金管材组织及性能的影响（英文）

通过冷变形及时效处理来调控Inconel 625合金中δ相的含量、分布及形貌,采用XRD、SEM和EDS表征δ相的特征,研究了δ相对Inconel 625合金管材组织及性能的影响。研究表明,随着冷变形量的增加,合金的平均晶粒尺寸减小,晶粒变形均匀性逐渐变好,合金的硬度增加;δ相首先在形变孪晶界、晶界及变形带上析出,随后在晶内析出,针状的δ相在晶内呈近正交状或网格状分布,而在变形带上平行排列;随着冷变形量的增加,δ相的形貌由针状转变为短棒状或颗粒状;合金的平均晶粒尺寸随着冷变形量的增加和保温时间的延长而减小;当冷变形量为35%时,合金的硬度随保温时间的延长而增加,而冷变形量超过50%时合金的硬度没有发生明显的变化。     

热丝脉冲TIG堆焊Inconel 625的组织及性能

采用热丝脉冲TIG工艺在AISI 4130基体表面堆焊Inconel 625合金,获得了平坦、连续、无缺陷的堆焊层。借助光学显微镜、XRD、SEM、EDS对堆焊层的微观组织、相组成、成分进行了分析。堆焊层主要由γ-Ni基体、分布在晶间不规则的Laves以及颗粒状的MC组成;晶体形态对Laves相的分布特征有着重要的影响,不同的晶体形态对应着Laves相的不同分布特征。堆焊层与基体、层间融合界面附近合金元素含量变化显著,层内部元素分布比较均匀,堆焊层表面Fe元素质量分数为1.81%。同时,采用动态极化曲线法对堆焊层与基体的耐腐蚀性能进行了研究。结果表明:其耐腐蚀性能与铸态Inconel 625基本相当,能够满足耐腐蚀要求。     

Inconel 625合金在熔融碳酸盐中的腐蚀行为

研究了Inconel625合金在650℃熔融(Li,K)_2CO_3和(Li,K)_2CO_3+Y_2O_3中的腐蚀行为,采用扫描电镜和X射线衍射仪分析了腐蚀产物的形貌和相组成。结果表明,与Inconel625合金在650℃熔融(Li,K)_2CO_3中的腐蚀速率相比,其在650℃熔融(Li,K)_2CO_3+Y_2O_3中的腐蚀速率较小。这是由于Inconel625合金在650℃熔融(Li,K)_2CO_3+Y_2O_3中形成了具有保护性的氧化膜,其组成是NiCr_2O_4、Y_2O_3、NiO、Cr_2O_3。     

偏析对DZ483镍基高温合金糊状区内液相密度的影响

为研究DZ483合金在凝固过程中的元素偏析行为对糊状区内液相密度的影响,采用等温凝固结合水淬法对合金进行不同温度下的凝固实验.利用OM和SEM观察试样的凝固组织,利用EDS测量固相和剩余液相的元素含量,并根据剩余液相的成分计算其密度.结果表明,DZ483合金的开始凝固温度略低于1335℃,在1325℃液相中开始析出富含Ta和Ti的MC;W和Co为负偏析元素,Mo,Ta和Ti为正偏析元素,而Al和Cr几乎不发生偏析;剩余液相的密度随温度降低基本呈下降趋势,但在1325至1315℃之间有所回升.计算结果表明,温度对液相密度的影响很小,合金元素的偏析对液相密度的影响占主要地位.其中,Mo和Ta的偏析导致液相密度增加,而Ti和W的偏析导致液相密度明显降低.备合金元素的偏析对密度变化的贡献由大到小顺序为:Ti>Ta>W>Cr>Mo>Al>Co.MC的形成消耗了大量的Ti和Ta,对合金元素的偏析造成一定的影响,从而导致液相密度在1325至1315℃之间有所增加.     

磷对Inconel 718形变合金力学性能的影响

对国内生产的低磷Inconel 718(P含量＜0.001% )及常规Inconel 718(P含量为0.008%～0.013%)形变合金锻件的力学性能进行了对比研究。 结果表明, 室温拉伸强度和高温拉伸强度的差异不大, 然而低磷Inconel 718合金的高温塑性和650 ℃, 686 MPa的持久塑性明显降低; 更为值得注意的是,低磷合金在疲劳、蠕变和疲劳/蠕变交互作用下的抗裂纹扩展能力都低于常规合金; 而且低磷合金的595 ℃,895MPa缺口周期持久寿命有降低趋势。     

FGH96高温合金中一次碳化物形成规律

基于Thermo-Calc热力学计算软件及相应的Ni基数据库,对FGH96高温合金中一次碳化物的生成机理进行研究,计算FGH96高温合金可能的平衡析出相及C、N、Nb、Ti元素对合金中一次碳化物相MC+M(C,N)析出行为的影响,对比分析FGH96高温合金中一次碳化物相的计算结果与扫描电镜图及能谱分析的化学成分。结果表明：C含量对一次碳化物相的析出量影响较大,而对析出温度影响较小;N含量对析出温度有非常明显的影响,而对一次碳化物相的析出量影响较小;Nb和Ti含量对FGH96高温合金中一次碳化物相的析出行为只有轻微的影响。因此,FGH96高温合金中一次碳化物相的析出行为主要受C和N的影响。由计算得出的一次碳化物相的成分变化结果结合扫描电镜图和能谱分析结果可推断出,FGH96高温合金中含有N时,首先从液态合金中析出含有微量C的氮化物TiN,两相区析出的MC型碳化物会在TiN表面析出,形成以TiN为核心的一次碳氮化物M(C,N)。     

Ni-Cr-Co基高温合金704℃和760℃时效组织稳定性

利用热力学计算、SEM、TEM和相分析研究了一种新型Ni-Cr-Co基高温合金在704℃和760℃长期时效至2000h后的组织变化。结果表明：该合金标准热处理态和在704℃长期时效后的析出相有MC，M23C6，M6C和γ，在760℃长期时效后还析出了η相。随时效时间增加，γ( η)及碳化物MC，M23C6和M6C的含量变化很小，化学组成稳定，但γ相粗化明显。该合金在760℃时效时，η相的析出随时效时间的增加而加剧，并且呈魏氏体分布。新合金在704℃长期时效时具有良好的组织稳定性，但在760℃时效时组织稳定性较差。     

激光成形修复Inconel 625合金的工艺特性和组织研究

对激光成形修复Inconel 625合金的工艺特性以及不同区域的组织进行了研究。结果表明:激光成形修复Inconed625合金的工艺范围较宽;激光功率主要影响单道修复层的宽度;扫描速度对单道修复层的尺寸影响较为显著,而送粉率的影响较小。基材的相组成包括γ(Ni-Cr)基体相、大尺寸(约10μm)块状MC型碳化物(M为Nb和Ti)、沿晶界析出的小尺寸(约0.5μm)块状MC型碳化物以及不规则形状的Laves相。修复区组织为呈外延生长的柱状枝晶,相组成为γ基体相、沿枝晶界析出的Laves相以及少量MC型碳化物。层与层界面处Laves相析出急剧增加形成层间过渡区。     

镍基高温合金定向凝固斑点偏析的数值模拟研究

为了研究铸造高温合金中的斑点偏析,建立了描述多元合金凝固过程传输行为的数学模型。基于伪二元相图方法,模型给出了液相线温度与固相分数及液相多元溶质浓度的耦合关系式。利用该模型对Ni-5．8Al-15．2Ta（质量分数,％）合金铸锭的垂直定向凝固过程进行了模拟。结果表明：该模型能够反映多组元镍基高温合金凝固过程中斑点偏析的形成及发展过程。凝固界面前沿附近热-溶质双扩散对流引起的密度倒置,是诱发斑点偏析的主要原因。在糊状区中形成的偏析通道中,富集溶质从糊状区流向液相区,通道周围局部流动可以通过糊状区从液相区补充通道中的流动。凝固初期形成的通道不能稳定存在,多个通道合并促使局部凝固前沿优先生长,最终形成稳定的偏析通道。     

一种新型Fe-Ni-Cr基高温合金组织特征及平衡相析出热力学研究

采用超高分辨场发射扫描电镜对一种新型Fe-Ni-Cr基合金进行了组织特征观察,并利用热力学计算软件Thermo-Calc对合金中可能析出的平衡相及元素含量变化对合金熔点及各相析出行为影响进行了计算分析。结果表明,C含量的增加可以明显提高MC及M_(23)C_6的析出量和析出温度;Ti作为MC的主要形成元素,其含量增加对MC析出量基本无影响,但可显著扩大MC的析出温度范围;Al、Ti含量的增加均可提高γ′相的析出量和析出温度,Al的影响尤为显著;降低Al或提高Ti含量均会显著提高η相的析出量和析出温度;W作为参与MC形成的元素,其含量增加对于促进MC形成的作用不明显;合金元素Al、Ti、W含量的增加均会降低初熔点,Al和Ti的影响更为明显。     

基于响应面法的Inconel625镍基合金GTAW堆焊工艺优化

堆焊层稀释率和厚度是影响电弧堆焊质量的重要因素,它们是由各焊接参数相互影响综合作用决定的。文中通过中心复合设计试验方案,基于响应面法建立了Inconel625镍基合金GTAW堆焊参数（焊接电流、焊接速度、送丝速度）与响应值稀释率、堆焊层厚度之间的数学模型,分析了各焊接参数对稀释率和堆焊层厚度的影响,并对堆焊参数进行了优化。结果表明,文中试验条件下送丝速度对堆焊层的厚度有着显著的影响,焊接速度和焊接电流对堆焊层厚度的影响较小;焊接电流对稀释率的影响最大,而焊接速度的影响最小;焊接电流和送丝速度的交互作用对稀释率有着重要的影响。     

新型Ni-Co基高温合金中平衡析出相的热力学研究

利用热力学计算软件JMatPro和相应的镍基高温合金数据库,研究了U720Li合金以及在此基础上研发的新型Ni-Co基高温合金的化学成分对平衡相的析出行为、加工性能和γ/γ′晶格错配度的影响.结果表明:Ti/Al值(原子比)的增加提高了合金中γ/γ′相的晶格错配度,γ′析出相的含量随Ti+Al含量(原子分数)的增加而增加.因此,增加Ti/Al值和Ti+Al含量能提高合金的高温强度.Co含量的升高可以拓宽合金的加工窗口,改善合金的加工能力,并且还可以增加合金γ/γ′相的晶格错配度,提高合金错配强化的效果.同时,Ti/Al值的增加促进合金中η相析出,而Co含量的增加具有抑制η相的效果.因此,在Co含量较高的Ni-Co基高温合金中,适当提高Ti含量,增加Ti/Al值对提高合金高温强度有利.