高温度梯度定向凝固冷却速率对DZ4125合金γ'相的影响

研究了高温度梯度定向凝固条件下冷却速率对DZ4125合金中γ'相形态、分布和尺寸的影响.结果发现,随着冷却速率的增大,合金的枝晶逐渐细化.当冷却速率达到36.4 K/s时,合金的凝固组织由粗枝晶变为超细枝晶.在此过程中,γ'相从立方形逐渐球形化,且枝晶干γ'相的球化速度比枝晶间的γ'相球化速度快.同时,枝晶干和枝晶间γ'相尺寸逐渐减小,枝晶干和枝晶间γ'相的均匀化程度增加.枝晶间γ'相比枝晶干γ'相的尺寸大,这种差别随冷却速率的增大而减小.造成γ'相在形貌和尺寸上变化的根本原因是冷却速率的变化引起γ固溶体中溶质的过饱和度ΔX,过饱和γ固溶体的过冷度ΔT,γ'相脱溶析出的临界形核功ΔG*和溶质在γ固溶体中扩散系数D的改变.     

高温度梯度定向凝固冷却速率对DZ4125合金γ′相的影响

研究了高温度梯度定向凝固条件下冷却速率对DZ4125合金中γ′相形态、分布和尺寸的影响.结果发现,随着冷却速率的增大,合金的枝晶逐渐细化.当冷却速率达到36.4 K/s时,合金的凝固组织由粗枝晶变为超细枝晶.在此过程中,γ′相从立方形逐渐球形化,且枝晶干γ′相的球化速度比枝晶间的γ′相球化速度快.同时,枝晶干和枝晶间γ′相尺寸逐渐减小,枝晶干和枝晶间γ′相的均匀化程度增加.枝晶间γ′相比枝晶干γ′相的尺寸大,这种差别随冷却速率的增大而减小.造成γ′相在形貌和尺寸上变化的根本原因是冷却速率的变化引起γ固溶体中溶质的过饱和度ΔX,过饱和γ固溶体的过冷度ΔT,γ′相脱溶析出的临界形核功ΔG~＊和溶质在γ固溶体中扩散系数D的改变.     

激光增材制造DD98M高温合金组织及稳定性研究

采用激光增材制造技术制备了DD98M镍基高温合金管状试样,研究了其沉积态、固溶时效态和长期时效态微观组织变化,对比分析了沉积态和固溶时效态试样中γ'相尺寸分布及在1000℃长期时效时γ'相的演化规律。结果表明:沉积态组织主要由外延生长的微细柱晶组成,枝晶间无γ-γ'共晶组织析出,试样中γ'相体积分数约为70%。合金中元素微偏析造成了枝晶干和枝晶间γ'相尺寸差异,其中枝晶干处为210 nm,枝晶间为560 nm。经固溶时效处理后,γ'相(约370 nm)均匀分布在γ基体上,其尺寸分布符合LSW模型。经1000℃长期时效500 h后,合金组织中无TCP相(拓扑密排相)生成,γ'相仍保持立方形貌,其尺寸几乎保持不变。固溶时效处理后,合金显微硬度从沉积态时的4420 MPa增加至4870 MPa,长期时效能降低合金硬度,降幅约5.9%。     

一种试验第三代单晶高温合金1100℃长期时效组织演化

通过1100℃长期时效100-800小时,研究了一种试验第三代单晶高温合金组织演化规律,结果表明：随着时效时间的增加,枝晶干γ‘相逐渐变得粗大和不规则;而枝晶间γ’相形貌则随着时效时间的延长呈规则立方、合并长大、筏排化规律演化。枝晶干与枝晶间这种不同的γ‘相演化规律主要由合金元素的偏析造成。时效300小时后,枝晶干析出了少量的针状TCP相,随着时效时间增加,枝晶干处TCP相析出量增加;枝晶间直到800小时仍未发现TCP相析出;TEM和EDX分析表明析出相为σ相,富含Re、W元素。     

一种试验第3代单晶高温合金1100℃长期时效组织演化（英文）

通过1100℃长期时效100~800 h,研究了一种试验第3代单晶高温合金组织演化规律。结果表明:随着时效时间的增加,枝晶干γ′相逐渐变得粗大和不规则;而枝晶间γ′相形貌则随着时效时间的延长呈规则立方、合并长大、筏排化规律演化。枝晶干与枝晶间这种不同的γ′相演化规律主要由合金元素的偏析造成。时效300 h后,枝晶干析出了少量的针状TCP相,随着时效时间增加,枝晶干处TCP相析出量增加;枝晶间直到800 h仍未发现TCP相析出;TEM和EDX分析表明析出相为σ相,富含Re、W元素。     

拉晶速率对Ni3Al基单晶合金IC6SX凝固组织和高温持久性能的影响

采用螺旋选晶法制备Ni3Al基单晶合金IC6SX试棒,研究了不同拉晶速率对凝固组织和高温持久性能的影响.结果表明,Ni3Al基单晶合金IC6SX凝固组织为树枝状,随着拉晶速率从1.5 mm/min增加到6 mm/min,一次枝晶间距逐渐减小.与普通镍基高温合金不同,位于枝晶干处的次生γ'相尺寸比枝晶间处的大.随着拉晶速率的增加,枝晶干和枝晶间处的γ'相尺寸都逐渐减小,由不规则形状逐渐立方化,枝晶间处的初生γ'相的数量逐渐增多.一次枝晶间距和γ'相尺寸对高温持久性能影响显著,随着拉晶速率的增加,组织细化,铸态IC6SX单晶合金的高温持久寿命增加.     

一种新型高温合金的固溶处理条件与高温时效的研究

利用电子探针测定合金的枝晶干和枝晶间各元素的含量.通过扫描电镜观察时效不同时间后的γ'相形貌.结果表明:通过理论计算,进一步证明了本实验中的固溶处理制度的合理性;高温时效4h后,γ'相的正方度良好,且尺寸较小(150～320nm),延长时效时间,γ'相长大,继续延长时间,γ'相边缘开始钝化.因此,高温时效时间选择4h.     

固溶温度对一种定向凝固镍基合金中温蠕变性能的影响

通过对一种定向凝固合金进行不同温度的固溶处理、蠕变性能测试及组织形貌观察,研究了固溶温度对枝晶臂/间区域的成分偏析及持久性能的影响。结果表明:经1230℃固溶及时效处理后,合金在枝晶干/间区域存在明显的成分偏析和组织不均匀性,粗大γ'相存在于枝晶间区域,细小γ'相存在于枝晶干区域,碳化物呈条状分布在枝晶间区域。合金经1260℃固溶及时效处理后,可明显降低合金中元素的偏析程度,并消除了合金在枝晶间区域存在中的粗大γ'相,使高体积分数细小立方γ'相均匀分布在枝晶间和枝晶干区域,并有细小粒状碳化物沿晶界析出,抑制晶界滑移,因此,可大幅度改善合金的中温蠕变性能。合金在中温蠕变期间的变形特征是位错在基体中滑移和剪切γ'相,并在γ'/γ两相界面形成位错网。蠕变后期,由于沿与应力轴呈45!角的晶界承受载荷的最大剪切应力,故裂纹易于在与应力轴呈45!角的倾斜晶界处萌生与扩展。     

GH738高温合金长期时效过程中γ'相演变规律

研究了镍基GH738高温合金经两种热处理后分别在550、750、800和850℃下,时效0～ 4500 h后γ'强化相形貌与硬度性能之间的关联性.结果表明,在长期时效过程中,经两种热处理后,γ'强化相随温度升高和时间延长而长大,但温度比时间影响更明显;γ'相粗化速率随着时效温度的升高和γ'相初始尺寸的增大而增大;γ'相的粗化符合L-S-W熟化理论;长期时效中γ'相的长大初期粗化速率较高;经过550℃长期时效后组织及性能几乎没有变化,表明合金在该温度下具有良好的组织稳定性;同时获得两种热处理后长期时效γ'相长大激活能;两种热处理制度下,时效硬度随温度变化大致呈下降趋势,亚固溶热处理后合金时效硬度明显高于过固溶热处理后的硬度;同时发现在750、800和850℃温度下,随着温度升高合金强化相的数量逐渐降低,从而导致合金强化相体积分数的降低.     

热处理对DZ125定向凝固合金组织结构与蠕变行为的影响

通过不同条件蠕变性能测试及组织形貌观察,研究了热处理对DZ125合金的组织结构演变和蠕变行为的影响规律。结果表明,铸态合金的枝晶间区域存在较多放射状的共晶组织,在枝晶间和枝晶干处部分γ′相呈蝶形形态且γ′相尺寸具有较大差异。铸态合金的共晶组织及γ′相在固溶过程中被溶解,并在随后的冷却过程中类菱形的细小γ′相自γ基体中析出;一次时效期间,类菱形的细小γ′相发生钝化并长大直至转变成立方体形态;二次时效期间,γ′相的尺寸基本不变,但立方度增加,合金的组织结构为γ′相以共格方式自γ基体中析出。在热处理过程中基本消除了合金中的共晶组织,并提高了γ′相的立方度,但并未消除合金中的组织不均匀性,枝晶干区域的立方γ′相尺寸细小,而枝晶间区域的立方γ′相尺寸粗大,并且合金在980 ℃具有良好的抗蠕变性能。     

时效热处理对GH99中强化相γ'相的影响

采用透射电镜(TEM)和扫描电镜(SEM)分析了不同时效热处理制度下镍基GH99高温合金中γ'相的尺寸、形貌变化,采用维氏硬度计测试不同时效热处理制度下的合金硬度。结果表明:γ'相随着时效温度的升高和保温时间的延长而明显粗化,其粗化符合沉淀相粗化理论(LSW理论);随着γ'相的不断长大,部分γ'相的形貌由球形转变为立方形。经计算得到γ'相长大激活能约为248.8 k J/mol。此外发现硬度随γ'相尺寸的增大而逐渐增大,但当γ'相尺寸超过37.2 nm时,硬度随γ'相长大呈下降趋势,在750℃时得到合金的最大硬度为395.16 HV。     

激光立体成形Rene88DT高温合金γ'相的高温粗化行为研究

采用激光立体成形技术(LSF)制备Rene88DT高温合金,对其在760～840℃温度区间进行高温短时(4～16 h)时效处理,采用微观测试分析方法对高温短时时效处理后γ'相形态、尺寸变化及粗化动力学行为进行了研究.结果表明:激光立体成形Rene88DT高温合金在高温短时时效条件下,γ'相分布均匀,形态基本为球形,时效温度对γ'相的影响比时效时间更为显著;γ'相的粗化规律符合Lifshitz- Slyozov -Wagner (LSW)理论,γ '粗化激活能Q=211.65 kJ/mol,γ'相的粗化行为主要由Ti和Al在基体中的扩散所控制.     

抽拉速率对含Ru镍基单晶高温合金凝固组织的影响

研究了不同抽拉速率对含Ru镍基单晶高温合金凝固组织的影响.结果表明,随着抽拉速率的加快,单晶合金的铸态组织由粗枝状晶向细枝状晶演变,枝晶干和枝晶间的γ′相尺寸减少,合金元素的偏析降低,γ-γ'共晶含量减少,NiAl基β相含量逐渐降低.同时,抽拉速率对合金的相变温度影响不大.     

高转速-高温下DZ125叶片组织演化的几何结构相关性

本文以高转速-高温耦合环境下服役337.72 h、408.12 h和661.38 h的DZ125涡轮空心叶片为研究对象，利用微观组织分析手段，研究了枝晶形貌、γ’强化相、碳化物和γ/γ’共晶组织的演化规律。结果表明：与恒温单轴应力不同，在高转速-高温耦合作用下，DZ125服役叶片枝晶干和枝晶间微观组织的不均匀性并未随时间的延长而减弱，反而更加明显。其中温度最高的前缘位置，γ’相大量溶解和粗化，导致服役叶片的微观组织演化表现出明显的几何结构相关性和区域的不均匀性。因此，仅用枝晶干γ’相的尺寸和体积分数很难全面描述叶片服役过程中的组织演变规律，有必要建立基于叶片几何结构的宏观形貌(如枝晶形貌)和微观形貌(如γ’相)相耦合的组织演变分析方法。     

超高温度梯度下凝固速率对一种镍基单晶高温合金定向凝固组织的影响

采用区域熔炼液态金属冷却超高温度梯度定向凝固法(ZMLMC),研究凝固速率对一种镍基高温合金微观组织的影响。结果显示:在温度梯度基本不变的条件下,随着凝固速率的提高,枝晶结构逐渐细化,一次枝晶间距λ1与二次枝晶间距λ2减小,且λ1和λ2分别与V-1/4和V-1/2呈线性关系;γ’相尺寸随凝固速率的提高而减小,形貌逐渐趋向于立方状,而在同一速率下,枝晶干的γ’相形状相对较规则,接近立方形,枝晶间的γ’相则趋于无规,其尺寸也较枝晶干区域更为粗大;γ/γ’共晶尺寸随凝固速率的提高而减小,分布趋于弥散,但总的体积分数变化不大。     

EFFECTS OF WITHDRAWAL RATE ON MICROSTRUCTURE AND STRESS RUPTURE PROPERTIES OF A Ni3Al–BASED SINGLE CRYSTAL SUPERALLOY IC6SX

采用螺旋选晶法制备Ni₃Al基单晶合金IC6SX试棒, 研究了不同拉晶速率对凝固组织和高温持久性能的影响. 结果表明, Ni₃Al基单晶合金IC6SX凝固组织为树枝状, 随着拉晶速率从1.5 mm/min增加到6 mm/min, 一次枝晶间距逐渐减小. 与普通镍基高温合金不同, 位于枝晶干处的次生γ'相尺寸比枝晶间处的大. 随着拉晶速率的增加, 枝晶干和枝晶间处的γ'相尺寸都逐渐减小, 由不规则形状逐渐立方化, 枝晶间处的初生γ'相的数量逐渐增多. 一次枝晶间距和γ'相尺寸对高温持久性能影响显著, 随着拉晶速率的增加, 组织细化, 铸态IC6SX单晶合金的高温持久寿命增加.     

镍基单晶合金CMSX-2高温蠕变后的显微组织及合金元素分布特征

对单晶合金CMSX－2在1000℃下分别进行了载荷为95，120，165和216MPa的拉伸蠕变实验，在SEM下观察了合金试样枝晶干的枝晶间区域中γ′相的形态，有EDS方法分析了上述枝晶区域中合金元素的分布特点，对枝晶干和枝晶间区域中γ′形成元素Al,Ti,Ta的原子分数与基体固溶元素Cr,Co,W的原子分数的比值（CA1＋CTi CTa)/(Ccr CCo Cw)和同一元素在枝晶与在枝晶干中的原子分数比（Ci/Cc)Ta,Cr,Co,W以及共格错配度的变化对γ′相粗化程度和筏形化形态的影响分别进行了讨论。     

镍基定向凝固高温合金高温时效后的微观组织及力学性能

为了研究某型号镍基定向凝固高温合金在高温时效过程中组织及性能的演变规律,利用扫描电镜、纳米压痕仪、疲劳试验机等测试方法对该型号高温合金高温时效前后微观组织及力学性能进行测试。结果表明:该型号高温合金经980℃长时高温时效后,γ'相显著粗化,但其基本形态仍呈立方态分布;共晶γ'相的硬度和弹性模量基本保持不变,而枝晶干的硬度及弹性模量均有所下降,对应宏观力学性能则表现为拉伸强度及980℃×250 MPa持久寿命有所下降。此外,高温时效前后,无论是平均弹性模量还是平均硬度,横向都比纵向001方向的大。这种共晶γ'相和枝晶干的力学性能所具有的方向性对于研究镍基定向凝固高温合金的各向异性有着重要的意义。     

CMSX-6高温合金定向凝固微观组织的研究

采用高速凝固法,在VDF-10定向凝固炉上,制备了CMSX-6镍基高温合金定向凝固试样。研究了距水冷铜板不同高度的凝固组织。结果表明,随着距水冷铜板高度的不断增加,CMSX-6合金的一次枝晶距也不断增大,其铸态组织由细枝状向粗枝状晶演变。同时距水冷铜板高度越低,枝晶干与枝晶间γ'相的尺寸越小,且枝晶间γ'相的形状趋向于规则的立方体形状。同时研究了枝晶间共晶组织的形貌特征,随着距水冷铜板高度增加,共晶尺寸不断地增大。     

CMSX-6高温合金定向凝固微观组织的研究

采用高速凝固法,在VDF-10定向凝固炉上,制备了CMSX-6镍基高温合金定向凝固试样。研究了距水冷铜板不同高度的凝固组织。结果表明,随着距水冷铜板高度的不断增加,CMSX-6合金的一次枝晶距也不断增大,其铸态组织由细枝状向粗枝状晶演变。同时距水冷铜板高度越低,枝晶干与枝晶间γ'相的尺寸越小,且枝晶间γ'相的形状趋向于规则的立方体形状。同时研究了枝晶间共晶组织的形貌特征,随着距水冷铜板高度增加,共晶尺寸不断地增大。