Ru对第四代镍基单晶高温合金DD22长期时效组织演化的影响EI北大核心CSCD

利用透射电镜和场发射扫描电镜研究了两种不同Ru含量(3%和5%,质量分数)的第四代镍基单晶高温合金DD22在1130℃长期时效过程中γ′相形貌演化、TCP相析出和界面位错网的演化情况。研究结果表明:在完全热处理后5Ru合金比3Ru合金的γ′相尺寸更小,形状更规则,γ/γ′相界面的错配度更大,高Ru含量使合金Re,Mo等元素出现反分配现象;5Ru合金在1130℃长期时效过程中γ′相粗化速率、溶解速率和形筏速率均低于3Ru合金;5Ru合金在长期时效1000 h后仍没有TCP相析出,而3Ru合金在时效50 h后便析出TCP相,随着长期时效时间延长,TCP相数量增多,尺寸增大;与3Ru合金相比,长期时效1000 h后5Ru合金γ′/γ界面位错网更加致密和规则;综上所述,Ru的元素反分配作用和低的扩散系数使5Ru合金比3Ru合金表现出更高的组织稳定性。     

Ti3Al合金中α2相的比例及分布特征对其力学性能的影响

目的 优化Ti3Al合金的塑性,促进此类合金的应用。方法 采用扫描电镜及分离式霍普金森压杆系统对Ti3Al合金中α2相的比例、形状及尺寸等微观组织进行观察及动态力学性能的测试,并分析了组织变化对其动态力学性能的影响及影响机理。结果 经固溶热处理后,Ti-24Al-14Nb合金中初生α2相的相比例从47.5%增加到56.8%,α2相板条逐渐长大、变宽;固溶+时效热处理后,合金中鱼鳞状的初生α2相向板条集束状的α2相转变,粗大的初生α2相板条间析出大量细小的针叶状次生α2相。B2相中Al元素含量的下降,Al元素与B2相的固溶强化作用减弱,导致B2相的强度下降,塑性提高。同时微观组织细化,会增加合金中α2相和B2相在压缩变形过程的变形协调性,使得合金塑性明显提高。结论 固溶时效可以改善和提升Ti3Al合金的塑性。     

GH742合金中γ′相粗化动力学研究

采用场发射扫描电镜观察和定量金相分析等方法，研究了GH742合金在900，950，1050℃时效时，基体中γ′相的粗化规律。结果表明：合金在一定温度时效时，基体中初期析出的高密度细小γ′相随时效时间延长逐渐长大为低密度粗大γ′相，即发生Ostwald熟化；在1050℃时效2880min后γ′相形貌出现方化并沿一定方向排列；合金在时效过程中γ′相长大规律符合传统的LSW理论，并且随时效温度增高，γ′相粗化速率增加；用作图法得出了GH742合金中γ′相粗化激活能为（289．53±1．48）kJ／mol，这同Al，Ti等元素在Ni中的扩散激活能相当，说明GH742合金中γ′相的长大粗化主要由Al，Ti等元素在Ni基体中的扩散所控制。     

Ti/Al比对镍基定向高温合金组织和性能的影响

用金相显微镜和扫描电镜对镍基定向高温合金铸态及热处理态的组织进行观察和分析,用透射电镜的EDS对合金元素在γ和γ~′两相中的分配比进行测试和分析,研究了在Al+Ti质量总和相同条件下,Ti/Al比对其微观组织及持久性能的影响。结果表明:随着Ti/Al比的增加,合金铸态组织中共晶含量显著增加,共晶周围有η相生成;合金初熔温度降低;相同热处理条件下,γ′相的尺寸增加,立方度降低;合金持久性能变化不大。     

热处理制度对GH706高温合金持久性能的影响

不同热处理制度对GH706高温合金持久性能影响的研究结果表明,固溶加低温时效的两段热处理使合金中析出的η相呈胞状紧密排列于晶界,强化晶界,获得较长的持久寿命。增加稳定化处理的三段热处理合金,晶界η相以长针状析出,并在其周围形成γ′、γ″相贫化区,贫化区强度较低,弱化了晶界,使得裂纹易于萌生,且易于连通形成扩展通道,降低了持久寿命。直接时效(DA)处理的合金中η相在晶界呈短捧状分散排列,可以起到强化晶界的作用,而η相间的无析出区可以钝化裂纹的萌生和扩展,从而获得最长的持久寿命和最高的持久塑性。     

Mn含量对6061铝合金组织与力学性能的影响

研究了Mn含量对含0.15%Fe的6061铝合金的均匀化组织、再结晶分数、时效析出相和力学性能的影响。结果表明:未添加Mn的合金均匀化后组织以β-Al9Fe2Si2相为主,Mn含量大于0.1%的合金均匀化后的组织以α-Al8(FeMnCr)2Si相为主;同时一种块状的Al9(MnFe)3Si结晶相随着Mn含量的增加开始出现,并随之增多;时效处理时,Mn优先与Mg,Si元素结合形成的AlMnSi和AlFeMnSi相,减少了主要时效析出相,使强化效果减弱;Mn的添加量为0.2%时σb=390 MPa,σ0.2=330 MPa,δ=22.2%,比AA6061铝合金的标准力学性能分别提高90 MPa,55 MPa,延伸率提高10%。     

初生α相含量对TC18时效组织及力学性能的影响

目的 探究TC18合金中初生α相含量对时效后次生α片层形貌及力学性能的影响.方法 通过改变两相区固溶温度控制初生 α 相含量,观察固溶后合金元素分布及相同时效后合金的组织形貌,研究固溶温度对合金拉伸性能的影响.结果 固溶过程中发生元素再分配,固溶温度低,初生α相含量高,β基体中β稳定元素含量高,β基体稳定性强,抑制时效过程中次生α片层析出,时效强化效果弱.固溶温度高,β基体稳定性弱,促进时效过程中次生α片层析出,时效强化效果显著.结论 固溶温度升高,初生α相比例降低,即β基体稳定性降低,促使时效过程中大量次生α相析出,显著提高合金强度.     

钌和铼对先进单晶高温合金组织稳定性的协同影响

为研究高代单晶高温合金组织稳定性影响机制,制备含6%(质量分数,下同)Ru和4.5%Ru的两种单晶高温合金D1和D2,经完全热处理后在980℃下长期时效1000 h。观察不同尺度上的显微组织及合金元素分布,并结合热力学计算进行分析。结果表明:两种合金经完全热处理后仍有较高含量的高熔点合金元素偏析于枝晶干中,使枝晶干区域长期时效后均有较多TCP相析出;两种合金中,Ru和Re均为TCP相主要形成元素,Ru含量较高的D1合金中TCP相析出量多于Ru含量较低的D2合金;Ru和Re含量增加会使合金平均d轨道电子能级增大,增加合金TCP相析出倾向,但由于Ru可以降低Re在γ相中偏析程度,因此Ru含量增加又可以减少Re对合金组织稳定性的不良影响;在本研究中,Ru对TCP相析出的促进更为显著,因此,在980℃下长期时效1000 h后D1合金较D2合金析出更多TCP相。     

超超临界锅炉过热器管材的高温组织稳定性及其改进研究

采用高温长期时效的方法研究了一种在700℃/375bar蒸气参数条件下作为过热器管材使用的镍基高温合金的组织稳定性,得出合金的组织不稳定性主要体现在γ′的粗化、り相的形成和晶界G相的析出.进而采用Thermo-Calc理论计算和分析,提出了通过调整Al、Ti和Si含量来改善组织稳定性的方法.     

GH6159合金成分−组织−性能关联研究

目的 研究不同成分GH6159合金冷拉态和热处理态显微组织的变化情况,分析不同成分对合金室温和高温拉伸性能的影响规律,为GH6159合金成分优化与性能提升提供理论指导。方法 基于MP159合金成分,设计熔炼了4种不同成分的GH6159合金,经锻造开坯和热轧,进行了拉伸率为48%的冷拉变形和663 ℃/4 h的时效热处理,分别制成冷拉态和热处理态GH6159棒材,采用MTS 8810拉伸实验机进行室温和595 ℃的高温拉伸测试,获得了不同成分合金冷拉态和热处理态的室温和595 ℃高温拉伸性能,结合OLYMPUS−PM3光学显微镜和Tescan Mira 3 XMU扫描电子显微镜观察了显微组织的变化情况。结果 GH6159冷拉态棒材内存在大量的变形孪晶,热处理态组织内析出了弥散分布的强化相,合金拉伸性能主要受到基体元素和强化相元素的影响。结论 较高含量的Co、Cr、Ni基体元素有利于提高冷拉态GH6159合金的室温和高温拉伸强度,而Al、Ti、Nb强化相元素会提高热处理态GH6159合金的室温拉伸强度,但过高的Ti元素会降低合金强度,一定含量的Al、Ti、Nb元素有利于提高冷拉态和热处理态合金的高温塑性。     

GH742中γ′相和γ基体成分随时效时间和温度的变化规律研究

利用透射电镜能谱法(TEM-EDX)研究了GH742合金中γ′和γ基体两相成分随温度和时效时间的变化规律.结果表明:合金在1050℃时效时,γ′相和γ基体的成分在时效初期变化较大,当时效时间超过1440min后,γ′相和γ基体的成份基本稳定.合金在750～1100℃时效时,γ′相和γ基体的成分均随着温度的升高而发生变化,其中γ基体的成分随温度变化较明显.合金中各元素在γ′和γ两相中的偏析率Cγ′/ Cγ变化规律研究表明:Ti,Al,Nb,Ni等γ′形成元素的偏析率均随着时效温度的升高而降低,而Cr,Co,Mo等γ形成元素的偏析率均随着时效温度的升高而增大.     

添加Sn对不同Mg/Si比Al-Mg-Si合金时效硬化和析出行为的影响

采用硬度测试和透射电镜研究Sn对不同Mg/Si比Al-Mg-Si合金时效硬化与析出行为的影响。结果表明：添加Sn虽然增加了低Mg/Si比合金峰值时效的析出相密度，但也降低了β″相的析出速度，从而降低了低Mg/Si比合金峰时效前的硬化速度和峰时效硬度。过时效阶段，含Sn合金的高析出相密度提高了低Mg/Si比合金过时效硬度。对于高Mg/Si比合金，添加Sn不仅增加合金的析出相密度，同时也提高了β″相的析出速度，从而增加了合金的硬化速度和峰时效硬度。     

热处理对Nb-25Ti-5Al弹性合金显微组织的影响

研究了热处理对Ｎｂ－２５Ｔｉ－５Ａｌ弹性合金显微组织的影响。试验结果表明，加工态合金，随着１ｈ热处理温度的升高，或者随着等温时效时间的增加，逐渐形成亚结构，同时合金元素在位错线上偏聚，并形成细小的析出相钉扎位错，硬化效果明显。冷加工率较大，则执处理强化效果也较大。然而再结晶态合金，在时效热处理过程中，析出的是不均匀分布的粗大析出相，无强化效果。     

Re对一种新型镍基高温合金组织稳定性的影响

为了解Re对一种新型镍基高温合金组织稳定性的影响,采用扫描电镜观察了合金经长期时效后的样品微观组织,并利用透射电镜分析长期时效后析出的新相.实验结果表明,质量分数为1%～4%Re的合金经热处理后,组织由γ相、γ’相和碳化物MC、M23C6组成,当Re含量达到4%时,晶内析出了针状的M23C6.经长期时效后,随Re含量增加,合金中γ'相长大速率下降,合金的组织稳定性恶化,900℃超过1 000 h时效的含4%Re合金中出现针状σ相.因此,所研究合金中Re的含量应低于4%.     

Sc元素对ZL205A合金组织和力学性能的影响EI北大核心CSCD

利用金相显微镜、扫描电镜、透射电镜等手段,研究Sc含量对砂型铸造ZL205A合金的组织和力学性能的影响规律。结果表明,Sc含量低于0.12%(质量分数,下同),未发现晶粒细化效果;Sc含量为0.06%,热处理态的合金晶界出现残留颗粒状W(AlCuSc)相,随Sc含量增加,W相由颗粒状转变为连续条带状;ZL205A合金热处理后弥散析出少量Al 3(Zr x,Ti 1-x)相,添加Sc后弥散相转变为Al 3(Zr x,Ti y,Sc 1-x-y)相,弥散相的数量随Sc含量的增加而增加;由于弥散相数量的增加,Sc含量为0.06%时,合金的时效响应速率和硬度峰值均略有增加,合金的屈服强度提高了4%;Sc含量为0.12%时,晶界残留相增加,Cu在α(Al)中的浓度降低,θ′相密度明显降低,合金的时效响应速率、硬度峰值以及力学性能各项指标均大幅下降;ZL205A合金中添加0.06%的Sc,即可明显地抑制θ′相的长大。     

热自理对Nb—25Ti—5Al弹性合金显微组织的影响

研究了热处理对Ｎｂ－２５Ｔｉ－５Ａｌ弹性合金显微组织的影响。试验结果表明，加工态合金，随着ｌｈ热处理温度的升高，或者随着等温时效时间的增加，逐渐形成亚结构，同时合金元素在位错线上偏聚，并形成细小的析出相钉扎位错，硬化效果明显。冷加工率较大，则执处理强化效果也较大。然而再结晶态合金，在时效热处理过程，析出的是不均匀分布的粗大析出相，无强化效果。     

热处理时效时间对激光增材制造Al-Mg-Sc-Zr合金拉伸性能的影响研究

目的 研究热处理时效时间对激光增材制造Al-Mg-Sc-Zr合金微观组织与拉伸性能的影响,揭示微观组织与力学性能的内在关联机制。方法 采用控制单一变量的试验方法进行时效热处理,设定保温温度为325 ℃,冷却方式为空冷,在不同保温时间(2、4、6、8 h)下进行组织与性能共通性及差异性分析。结果 经325 ℃时效热处理4 h后,在激光增材制造Al-Mg-Sc-Zr高强铝合金中形成了Al3Sc、Al3(Sc,Zr)析出相,抗拉强度达到最大值486 MPa,相较于未热处理,提升了21.8%,随着保温时间的进一步延长,析出相的高温停留时间变长,组织形核长大,Al3Sc、Al3(Sc,Zr)强化相尺寸明显增大,最大尺寸可达0.6 μm。结论 随着时效时间的延长,沉积道次间重熔边界逐渐不明显,热处理有助于Al3Sc、Al3(Sc,Zr)析出相的形成,而保温时间过长则容易导致析出相尺寸粗大,合理的热处理保温时间可以改善激光增材制造Al-Mg-Sc-Zr合金微观组织与力学性能。     

Re对单晶高温合金蠕变过程中γ′相定向粗化的影响

通过对三种Re含量不同的单晶高温合金1100℃／140MPa蠕变实验及组织分析，研究了Re对单晶高温合金蠕变过程中γ′相定向粗化的影响。结果表明，在单晶高温合金蠕变过程中，Re促进形成完整、细密、连续的γ′筏排组织，降低合金元素扩散速率，延缓γ通道厚度的增加，降低γ′相体积分数的减小速率，从而稳定了对合金高温强度起重要作用的γ′相，使γ′相的强化作用持续较长时间。     

热处理对喷射成形FGH4095组织的影响

采用喷射成形技术制备镍基高温合金FGH4095,其组织均匀、坯件整体致密度高、氧含量低、晶粒为细小的等轴晶。经测定其致密度在99%以上,氧含量为20×10-6。合金热处理过程中,随固溶处理温度的升高(1120℃、1140℃、1160℃),主要强化相γ′相逐渐溶解,溶解尺寸由小变大,溶解最慢的γ′相位于晶界上。二级时效后再次析出细小的γ′相。     

合金元素对 Al-Li 合金时效行为和力学性能的影响

本文通过时效硬化曲线测量、室温拉伸实验以及时效组织的电镜观察,研究了 Li,Cu,Mg 等合金元素对 Al-Li 合金时效行为、显微组织和力学性能的影响。实验结果表明,增加 Li 的含量,提高合金强度,但降低延性。较高的 Cu,Mg 含量促进了 S′相的析出,减少共面滑移,使变形均匀,因而在提高强度的同时改善了合金的延性。