一种汽车发动机气阀用节镍型高温合金的固溶时效工艺

研究了不同热处理工艺下汽车发动机气阀用节镍型高温合金的微观组织、硬度及力学性能。试验结果表明,在900~1100 ℃固溶温度范围内,该材料的晶粒尺寸随温度的升高逐渐增大,硬度逐渐降低,1050 ℃后晶粒长大明显、急剧粗化,固溶温度宜选择为1000~1050 ℃,以保证主要强化相必要的析出条件且具有适宜的晶粒度;在700~760 ℃时效温度范围内,该材料的强度随时效温度的升高而逐渐增强,但韧塑性逐渐降低。当固溶时效工艺为1020 ℃×30 min固溶(水冷)+ 720 ℃×4 h时效(空冷)时,该节镍型高温合金可获得良好的强韧性匹配,满足技术要求。     

固溶时效热处理对A286合金组织演变规律的影响

对A286铁基高温合金进行固溶温度+时效两段式热处理工艺优化研究。采用固溶热处理制度为930~1020℃/4 h/WC,固溶时间为0~4 h。合金时效研究采用640~790℃/4 h/AC热处理;在时效温度730℃条件下,研究0~16 h时效时间对合金组织及性能的影响。结果表明:随着固溶温度上升和时间延长,合金晶粒尺寸有一定程度长大,但硬度逐渐下降;随着时效温度提高及时间延长,合金的硬度先升高而后降低;在固溶热处理过程中,合金随着固溶处理温度提高及时间的延长,γ'相回溶入基体;当固溶后的时效温度提高至700℃才析出γ'强化相;随着时效时间延长,析出的γ'强化相发生粗化;合金时效γ'强化相粗化过程符合Ostwald熟化长大规律,计算值与实际值相关系数大于97%;同时,确定了最佳的热处理工艺制度。     

热处理对Mg-Nd-Zr合金组织与性能的影响

采用金相显微镜、扫描电镜和硬度测试等手段,研究了固溶和时效热处理对Mg-Nd-Zr合金组织和性能的影响。结果表明,合金经460~520℃固溶处理后,随着固溶温度的升高和保温时间的延长,铸态组织中晶界上的化合物逐渐溶解,当固溶温度过高和保温时间过长时,晶粒长大。合金经490℃×8h固溶处理后时效,随着时效时间的延长,固溶时残留的第二相逐渐溶解,均匀析出第二相,合金硬度逐渐增大,达到峰值后进入过时效阶段,析出的第二相变大,硬度值下降。Mg-Nd-Zr合金的最佳热处理工艺为经490℃×8h固溶处理后,进行225℃×4h时效。     

固溶处理对617B镍基高温合金晶粒长大的影响

通过固溶处理参数的变化研究了固溶温度和保温时间对617B镍基高温合金晶粒长大规律的影响。实验结果表明,当固溶时间为5 min时,1080~1160℃晶粒长大不明显,1160~1200℃晶粒开始明显长大;固溶时间为10~30 min时,晶粒均匀长大;固溶时间为60~90 min时,1080~1120℃晶粒长大速率较快,1120~1200℃长大速率放缓。617B合金晶粒长大的表现激活能为613.5 kJ/mol。当固溶温度为1080℃时,晶粒随保温时间延长的长大趋势不明显;当固溶温度为1120~1200℃时,10 min以内晶粒迅速长大,再延长保温时间,晶粒长大的趋势放缓。     

固溶处理对GH4169合金晶粒长大和硬度的影响

研究了GH4169合金在不同固溶温度和保温时间下进行固溶处理时晶粒长大的规律和其对硬度的影响。结果表明:该合金的δ相溶解温度在980～1000 ℃之间,不同固溶处理条件下GH4169合金的晶粒长大具有不同特点,在低于δ相溶解温度热处理时晶粒长大缓慢,当热处理温度高于δ相溶解温度时,晶粒尺寸随热处理温度的升高而快速长大;建立了GH4169合金在1000 ℃以上热处理过程中的晶粒长大动力学模型,晶粒长大的激活能为285.013 kJ/mol;GH4169合金的硬度随固溶温度的升高和保温时间的延长而降低,且合金的晶粒尺寸和硬度值遵循Hall-Petch关系。     

固溶温度对激光增材制造Inconel 718合金组织和性能的影响

目的探索激光增材制造Inconel718高温合金最理想的固溶处理制度。方法利用激光增材制造技术制备了Inconel 718合金,通过组织观察(光学显微镜和扫描电镜)、能谱分析和维氏硬度测试等方法,研究了固溶温度对其组织、析出相及硬度的影响。结果不同固溶温度对Inconel 718的晶粒尺寸有很大影响。在固溶温度1000℃下保温1 h,沉积层开始出现再结晶现象。当固溶温度继续增加到1080℃时,与沉积态的组织相比,晶粒明显细化且再结晶过程基本完成。此外,不同固溶温度条件下,Inconel718的相析出和溶解行为也有所差异。固溶温度为940℃时,在未溶解的Laves相周围存在明显的δ相,当固溶温度继续提高时,δ相由于固溶作用而数量减少。另外,不同固溶温度处理后的合金显微硬度也表现出规律变化。当固溶温度为940℃时,试样硬度高于沉积态硬度,但是随着固溶温度持续升高,合金的显微硬度开始迅速下降并低于沉积态硬度,1050℃时保持稳定;当温度高于1150℃时,显微硬度继续迅速下降。结论激光增材制造Inconel718合金的热处理制度不同于铸造和锻造的热处理制度,其较为理想的固溶制度为1080～1150℃保温1 h。     

低膨胀高温合金晶粒长大规律及对其性能的影响

本工作研究了不同热处理制度对低膨胀高温合金析出相的行为以及晶粒长大的影响。实验结果表明,在Laves相析出峰温度范围（980～990℃）保温不同时间,Laves相尺寸逐渐增大,晶粒不长大。在1000～1040℃保温1 h后Laves相开始溶解,晶粒逐渐长大至4级、3.5级、3级、2级,因此在热加工过程中为避免晶粒长大,热变形加热温度不应超过1010℃,或在1000℃变形且保温时间不应超过1 h。晶界Laves相的含量对合金性能影响较小,而合金的晶粒度对其影响较大。     

镍基N06022合金管固溶过程中显微组织和性能的演变

通过光学显微镜、扫描电镜、能谱分析仪和力学、腐蚀性能试验等,研究了固溶处理对镍基N06022合金管微观结构演变和性能的影响。结果表明,冷轧态N06022合金管含有大量的析出相。由于析出相对晶界的钉扎效应,固溶温度在1100 ℃以下,平均晶粒尺寸几乎不受保温时间的影响。固溶温度升高至1150 ℃,晶粒尺寸和生长速率急剧增加,这主要与析出相的溶解有关。在1000~1200 ℃固溶温度内,保温15 min和30 min晶粒长大激活能分别为Q_B=646.56 kJ/mol、Q_C=566.45 kJ/mol,且合金的强度与晶粒尺寸之间的关系满足Hall-Petch关系式。随着固溶温度的升高,合金晶间腐蚀速率呈现先降低后平稳的趋势,强度和硬度呈现先慢后快的下降趋势,伸长率呈现先慢后快的上升趋势。保温15 min,固溶温度在1150 ℃左右时,硬度曲线与伸长率曲线出现交点,腐蚀率平稳,为最优固溶处理工艺。     

固溶参数对冷变形Inconel718合金晶粒长大的影响

研究了固溶温度和保温时间对冷变形Inconel718合金晶粒长大的影响。住980℃～1000℃固溶处理时，晶粒长大缓慢，品粒长大动力学指数为0.122～0．181，指数随固溶温度升高而增加。住980℃固溶处珲时，保温时间不超过60min，可以得到细小的混品组织：住990℃～1090℃固溶处理时，保温时间30min，晶粒均匀长大，晶粒均匀长大的表观激活能Q-176kJ／mol，晶粒长大是通过品界空位扩散的品界迁移机制。保温时间60min，在990℃～1030℃温度区间，晶粒长大不显著，当温度超过1030℃，晶粒明显粗化。     

固溶处理及双级时效对7050铝合金微观组织和硬度的影响

采用维氏硬度计和电子显微镜等分析方法研究固溶处理及双级时效对7050铝合金微观组织和硬度的影响。结果表明,随着固溶温度的升高和固溶保温时间的延长,晶内细小的第二相和晶界粗大的第二相逐渐溶解,淬火后易形成过饱和固溶体,在随后的时效阶段不断析出形成沉淀强化相,硬度得到提高;随着预时效温度的升高和预时效保温时间的延长,第二相不断析出并趋于长大,同时再结晶体积分数不断增大;随着终时效温度的升高和终时效保温时间的延长,预时效阶段没有析出的第二相继续析出,并趋于长大,同时再结晶体积分数也不断增大,硬度先增大后降低。7050铝合金最佳的固溶工艺为470 ℃×60 min, 最佳短时双时效工艺为120 ℃×4 h+160 ℃×3 h, 此时硬度值为195.47 HV,再结晶体积分数38.22%。     

一种新型第三代镍基粉末高温合金亚固溶热处理对调控γ"相分布的研究

本工作研究了热处理工艺对一种新型第三代镍基粉末高温合金FGH4113A(WZ-A3)的γ"相组织的影响规律。主要探究了亚固溶热处理的温度、保温时间、冷却速度，以及过固溶+亚固溶、亚固溶+亚固溶对γ"相的影响。结果表明：亚固溶温度越接近γ"相固溶温度，回溶越多；γ"相的回溶倾向与尺寸成反比；晶内未回溶的γ"相尺寸与保温时间呈正比，数量与保温时间呈反比；晶界γ"相尺寸随保温时间增加而增大；γ"相总体积分数随保温时间增加没有明显变化；使用较快的冷速可使晶内重新析出细小的单模组织；使用较慢的冷速可使晶内重新析出多模组织；回溶析出的γ"相尺寸与冷却速度成反比；过固溶+亚固溶热处理后的组织主要受亚固溶热处理的温度和冷速影响，温度越低，晶内的矩形γ"相越多；小尺寸球形γ"相在高温阶段会粗化成矩形，受γ/γ"相的错配度绝对值影响；亚固溶+亚固溶热处理的组织受温度影响较大，根据温度的不同，γ"相组织会有各种变化。     

固溶工艺对GH690合金组织和硬度的影响

研究了不同固溶温度和保温时间对GH690合金微观组织和性能的影响规律。结果表明:GH690合金的晶粒尺寸随固溶温度的升高或保温时间的延长而增大,当温度超过1100℃时,晶粒长大速度加快;合金中的碳化物随固溶温度升高或者保温时间延长溶解增多,当温度超过1150℃后,合金中的碳化物被全部溶解;合金的硬度随固溶温度升高或保温时间延长逐渐降低,保温时间对合金硬度的影响弱于固溶温度对合金硬度的影响。     

固溶工艺对GH690合金组织和硬度的影响

研究了不同固溶温度和保温时间对GH690合金微观组织和性能的影响规律。结果表明:GH690合金的晶粒尺寸随固溶温度的升高或保温时间的延长而增大,当温度超过1100℃时,晶粒长大速度加快;合金中的碳化物随固溶温度升高或者保温时间延长溶解增多,当温度超过1150℃后,合金中的碳化物被全部溶解;合金的硬度随固溶温度升高或保温时间延长逐渐降低,保温时间对合金硬度的影响弱于固溶温度对合金硬度的影响。     

固溶处理对316不锈钢晶粒长大和硬度的影响

通过金相显微仪、电子背散射衍射和硬度计测量等手段,研究了1100～1175℃条件下固溶处理对316不锈钢的微观组织、晶界分布特征以及合金硬度的影响。同时,建立了Anelli晶粒长大模型。研究结果表明：随着固溶温度的增大和保温时间的延长,不锈钢的晶粒尺寸逐渐长大。当固溶温度超过1150℃、保温时间超过60 min时,晶粒尺寸增长迅速。基于晶界的重位点阵理论对晶界分布特征进行分析,结果表明,随着固溶温度的增大和保温时间延长,∑3、∑9和∑27晶界含量均下降,尤其∑3晶界含量下降明显,并且试样硬度也随之降低。固溶温度对晶粒尺寸和硬度的影响明显大于保温时间的作用。     

固溶和时效处理对高锰低镍不锈钢组织与性能的影响

以新型高锰低镍不锈钢为研究对象,研究了不同固溶和时效处理温度对其组织和性能的影响。结果表明,退火态和固溶态高锰低镍不锈钢均为单一奥氏体组织,随着固溶温度的提高,晶粒不断长大,析出物不断溶入材料基体,使材料强度和硬度不断降低,1050 ℃固溶处理后析出物基本上已全部固溶,此时抗拉强度为1016 MPa,伸长率和断面收缩率分别为67.43%和53.6%,此时塑性最好,故高锰低镍不锈钢的最佳固溶温度为1050 ℃。固溶+时效处理后高锰低镍不锈钢中的析出物主要为Cr的碳氮化物和Mn的硫化物,在750 ℃时效处理后析出物含量达到峰值,强度和硬度达到最高,故750 ℃为其最敏感析出温度。超过750 ℃析出物数量减少,850 ℃时材料塑性最好。     

亚固溶热处理对镍基粉末高温合金双重晶粒组织的影响

采用热力学相计算、光学显微镜和场发射扫描电镜等实验方法研究了镍基粉末高温合金进行亚固溶热处理对合金双重晶粒组织的影响。结果表明:合金热处理过程中固溶温度和时间是控制合金晶粒尺寸的重要因素。合金中γ'相的固溶温度为1160℃。锻态合金在固溶热处理前先进行亚固溶热处理,可使锻态组织的晶粒尺寸均匀化,有利于固溶热处理控制晶粒尺寸,得到合适的晶粒度;在合金固溶热处理后再进行亚固溶热处理,晶粒尺寸发生适度的粗化和长大,有利于调整固溶热处理后的晶粒尺寸以改善合金力学性能。     

热处理工艺对AuCuAgZn17-7-1合金组织和硬度的影响

采用光学显微镜和显微硬度计对电刷用AuCuAgZn17-7-1合金在不同固溶和时效工艺下的显微组织、显微硬度进行测试和分析。结果表明:随着固溶温度的提高,晶粒度增大,670 ℃固溶保温30 min的试验合金的硬度显著低于原始材料,硬度均匀性提高,消除了触头零件边缘与心部硬度的差异性。合金在时效过程中析出第二相,随着时效温度的升高和保温时间的延长,第二相逐渐增大,硬度先上升后下降,存在明显的时效硬化现象。经670 ℃保温30 min固溶处理和250 ℃保温60 min时效后,合金达到峰值硬度,为311.5 HV0.2。     

固溶热处理对新型镍基粉末FGH98Ⅰ高温合金组织与性能的影响

对新型镍基粉末高温合金(FGH98Ⅰ)在不同温度下进行固溶热处理,采用热力学相计算、光学显微镜、场发射扫描电镜及化学相分析等研究了亚固溶和过固溶合金的析出相和显微组织,并综合分析了组织与性能的关系。结果表明:FGH98Ⅰ合金经1130℃亚固溶和1190℃过固溶处理后的析出相均为γ’、MC、M23C6和M3B2等,未发现TCP(拓扑密堆)相。FGH98Ⅰ合金亚固溶热处理后晶粒稍有长大,存在尺寸不同的初次、二次和三次γ′相;过固溶热处理合金的晶粒明显长大,存在单模分布的二次γ′相;前者由于晶粒较小使强度更高,后者因减小二次γ′相尺寸和消除初次γ′相,PPB(原始颗粒边界)和残余枝晶,提高了合金的高温塑性和持久性能,说明不同晶粒尺寸和γ′相特征是FGH98Ⅰ盘件获得双性能的关键因素。     

固溶和时效对Ti2041合金组织与硬度的影响

研究了不同温度的固溶和时效工艺对Ti2041合金组织和硬度的影响。结果表明:当固溶温度为700℃时,随着保温时间增加,组织中初生α相(αp)的含量逐渐增多,晶粒尺寸逐渐增大;当固溶温度为750℃时,随保温时间增加,发生了静态再结晶,且有次生α相(αs)析出,晶粒尺寸也逐渐增大;当固溶温度为800℃时,晶粒内部出现α′马氏体,形貌由等轴状变为板条状。在不同固溶温度下硬度值变化也不同,当固溶温度为700℃时,随着保温时间的增加,硬度(HV)值从3016 MPa降到2852 MPa;在固溶温度为750℃时,硬度值随着保温时间的增加先升高后降低,最大值为3082 MPa;在固溶温度为800℃时,硬度值随着保温时间的增加逐渐增大,最大值为3314 MPa。在经时效处理后,不同时效温度下均出现了次生αs相。随时效温度的升高,次生αs相尺寸越小,显微硬度值逐渐增大,最大值达到4517.5 MPa,主要强化机制为第二相(次生αs相)弥散强化。     

固溶和时效对Ti2041合金组织与性能的影响

研究了不同温度的固溶和时效工艺对Ti2041合金组织和硬度的影响。结果表明：当固溶温度为700℃时,随着保温时间增加,组织中初生α相的含量逐渐增多,晶粒尺寸逐渐增大;当固溶温度为750℃时,随保温时间增加,发生了静态再结晶,且有次生α相析出,晶粒尺寸也逐渐增大;当固溶温度为800℃时,晶粒内部出现α′马氏体,形貌由等轴状变为板条状。在不同固溶温度下硬度值变化也不同。在固溶温度为700℃时,随着保温时间的增加,硬度值从301.6HV降到285.2HV;在固溶温度为750℃时,硬度值随着保温时间的增加先增长后降低,最大值为308.2 HV;在固溶温度为800℃时,硬度值随着保温时间的增加逐渐变大,最大值为331.4 HV。在经时效处理后,不同时效温度下均出现了次生α相。随时效温度的升高,次生α相尺寸越小,显微硬度值逐渐增大,最大值达到了451.75HV,主要强化机制为第二相(次生α相)弥散强化。