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.     

热处理对定向镍基高温合金DZ951γ′相的影响

采用光学显微镜和SEM研究了热处理对定向镍基高温合金DZ951组织的影响。结果表明：选择合适的热处理工艺，能使铸态合金中较大的错配度减小甚至消失。固溶温度越高，γ′相的尺寸越大。在1200℃其以上温度固溶处理时，γ′才能完全固溶于基体。固溶温度相同时，随着保温时间的延长，γ′相的尺寸增大。在1220℃固溶后进行时效处理，随着时效温度的升高，析出γ′相的尺寸增大。时效温度越高，γ′相的长大趋势越明显。合金经固溶处理和二级时效处理后，可获得两种尺寸的γ′相。     

FGH97合金连续冷却过程中的γ′相析出行为

为了研究固溶冷却速度对粉末高温合金FGH97的γ′相析出行为,利用Gleeble-3800热模拟试验机以及模拟热处理炉获得了15~240°C/min的冷却速度,主要分析了不同冷却速度对二次γ′相尺寸、形貌以及力学性能的影响。研究发现,二次γ′相在冷却过程中发生析出、长大,甚至是粗化,并且其形貌、尺寸以及析出温度、析出范围主要取决于冷却速度,而时效处理几乎没有影响。在15°C/min的较低冷速下,二次γ′相发生粗化并分裂,形成0.38μm左右的方形颗粒,这些二次相周围还会析出三次γ′相;而当冷却速度达到60°C/min时,二次γ′相尺寸降至0.22μm左右,三次γ′相析出则被完全抑制。在析出相含量、尺寸以及γ/γ′错配度的共同作用下,合金强度随着冷却速度的增加呈现出先降低后升高的趋势。     

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。     

不同固溶冷速GH4096高温合金在高温蠕变测试中γ′相的演变行为

采用5种常见的冷却方式对析出强化型GH4096高温合金进行固溶冷却,分别制备了5种冷速下的标准尺寸涡轮盘挡板件.试样在700℃、690 MPa下进行高温蠕变测试,比较了5种冷却工艺下GH4096高温合金的性能.通过引入一种新颖的原位统计表征手段,以图像的形式跨尺度地实现了对合金材料中的强化相——一次、二次、三次γ′相的...     

直流电流对一种镍基单晶高温合金γ′相析出的影响

研究了不同直流电流密度条件下一种镍基单晶高温合金中γ′相的析出行为．合金经1250℃固溶4h处理后，对其施加不同电流密度且以不同冷却方式进行冷却，考察直流电流对γ′相析出的影响．结果表明，合金在固溶处理后空冷时，随电流密度的增加，γ′相的尺寸和体积分数均增加，面密度减小；在相同的电流密度作用下，随着冷却速率的增加，γ′相尺寸和体积分数减小，面密度显著增加．直流电流产生的电迁移效应和Joule热效应影响γ′相的析出过程，电迁移效应加速原子的扩散，对γ′相析出起促进作用；Joule热效应降低冷却速率，促进γ′相的长大．     

热处理对定向镍基高温合金DZ951γ''相的影响

采用光学显微镜和SEM研究了热处理对定向镍基高温合金DZ951组织的影响.结果表明选择合适的热处理工艺,能使铸态合金中较大的错配度减小甚至消失.固溶温度越高,γ'相的尺寸越大.在1200℃及其以上温度固溶处理时,γ'才能完全固溶于基体.固溶温度相同时,随着保温时间的延长,γ'相的尺寸增大.在1220℃固溶后进行时效处理,随着时效温度的升高,析出γ'相的尺寸增大.时效温度越高,γ'相的长大趋势越明显.合金经固溶处理和二级时效处理后,可获得两种尺寸的γ'相.     

抽拉速率对定向凝固叶片状DZ125高温合金微观组织的影响

应用液态金属冷却(LMC)和高速凝固(HRS)定向凝固技术,对DZ125高温合金叶片状铸件在不同抽拉速率下的组织演变规律进行了研究,并对比研究了LMC和HRS法所得铸件的微观组织.结果表明,同一定向凝固方法下,随抽拉速率的提高,铸件枝晶组织及γ′析出相得到细化;应用LMC技术所制备铸件的枝晶组织和γ′析出相较相同抽拉速率HRS方法时更为细小;相同工艺参数下LMC和HRS方法所制备铸件一次枝晶间距的差异随铸件壁厚及抽拉速率的增大而更显著.通过对固/液界面前沿温度梯度进行估算发现,LMC方法可获得更高的温度梯度,且其温度梯度受抽拉速率变化影响较HRS更小.除70μm/s抽拉速率外,LMC法所得γ+γ′共晶组织的含量均显著少于HRS方法;70μm/s抽拉速率时,LMC法产生的偏析较严重,而其余凝固条件下偏析程度较相同工艺参数下HRS轻.110μm/s抽拉速率时,HRS方法较LMC方法制备铸件中MC型碳化物尺寸更大.     

U720LI合金高温析出γ′相的失稳分解

对U720LI镍基高温合金连续冷却过程中析出的高温γ′相的分解现象进行了观察研究.结果表明。自固溶温度快冷至室温时,发现有大量细小的γ′相析出,其尺寸大多位于40-60 nm之间,均匀分布.当试样自固溶温度缓冷至650℃然后快冷至室温时.发现有两类大小的γ′相析出,一类在200 nm左右,为高温析出γ′相;另一类集中分布在50-65 nm之间,为低温析出γ′相.重点研究了高温析出γ′相的分解现象,在高温析出γ′/γ相界,适合非经典的形核和长大的条件,在高温γ′/γ相界面上的Al和Ti等元素的偏聚区,可以作为过饱和γ基体析出γ′相的析出核心,γ′相中的Al和Ti的自由能梯度导致高温析出γ′相中Al和Ti等γ′形成元素向细小γ′相核心作短距离扩散,使细小γ′相长大和高温粗大γ′相分解.此种析出的γ′相的尺寸只有10-20 nm.上述缓冷试样经时效后,发现高温粗大γ′相的分解现象更加明显.     

粉末高温合金涡轮盘不同部位冷却γ′相的析出和强化

通过模拟热处理实验研究了新型镍基粉末高温合金涡轮盘在过固溶线温度热处理过程中盘件不同部位冷却γ′相的析出特征,并采用中断冷却方式考察了γ′相在冷却过程中的发展以及合金强度的变化。结果表明：与盘缘部位析出的γ′相比较,盘心部位的平均尺寸和尺寸分布范围更大,形态更为复杂,晶界宽化更明显,而强度较低。在冷却过程中,盘心和盘缘部位的二次γ′相平均尺寸随中断温度的降低均线性增加,但盘心部位的长大速度更大。其中合金强度随冷却温度的减低呈非单调性变化（先降低后升高）,这与γ′相在冷却过程的多阶段形核有关。     

强磁场下热处理对定向凝固高温合金DZ417G析出相γ′的影响

在不同强度的强磁场下对定向凝固高温合金DZ417G试样进行固溶处理和时效处理,利用扫描电镜(SEM)和显微硬度计观察析出相γ′的微观结构并测定其显微硬度,探讨强磁场对析出相γ′的大小、形态、分布和硬度的影响,并从热力学原理探讨解释析出相γ′的变化.结果显示:12 T强磁场下固溶处理后,析出相γ′尺寸减小,枝晶干和枝晶间区域析出相γ′体积百分数分别增加达5.3％和5.6％,显微硬度分别增加9.4％和15.8％.12 T强磁场下时效处理后,析出相γ′尺寸减小,枝晶干和枝晶间区域析出相γ′体积百分数分别增加达3.9％和4.2％,显微硬度分别增加达6.2％和11％.     

冷却速率对Mg-Gd-Y-Zr合金凝固组织的影响

通过改变凝固过程中的冷却速率,研究了冷却速率对Mg-Gd-Y-Zr合金凝固组织与成分微观偏析的影响.随冷却速率提高,合金组织明显细化,初生相形貌由粗大等轴枝晶逐渐向细小树枝晶转变,合金凝固过程中形核率增加,合金晶粒尺寸逐渐减小;冷却速率的提高可以降低溶质元素的扩散速率,从而增加合金元素在枝晶干中的固溶度,减轻凝固过程中合金元素Gd与Y的微观偏析,同时使凝固过程中形成的共晶减少,共晶组织分布更加弥散、均匀.     

Hf含量对镍基粉末高温合金中γ′相形态的影响

研究了含Hf镍基粉末高温合金在长期时效处理过程中γ′相形态的演化过程.结果表明:合金在高温长期处理过程中立方状γ′相发生分裂、呈现出二重平行状和八重小立方体组态.八重小立方体组态作为择优形态不再发生分裂,处于低能稳定状态.不同Hf含量合金的错配度发生明显变化,γ′相的长大或粗化过程可以粗略地分为"界面控制"和"应变控制"2个阶段,γ′相间弹性相互作用能对合金中析出相的形态变化起着重要作用.     

冷却速率对Al-Si-Mg三元合金凝固过程的影响

试验研究了冷却速率对Al-2.06%Si-1.58%Mg三元合金凝固过程的影响.同时通过热力学计算预测了不同冷却条件下Al-2.06%Si-1.58%Mg三元合金的凝固路径和相析出规律.试验及计算结果均表明,改变凝固速率可使Al-2.06%Si-1.58%Mg合金的凝固过程按照不同的路径进行,从而达到控制析出相种类的目的.在低的冷却速率下,相析出规律为:L→L1 Fcc_A1→L1 Fcc_A1 Si→L1 Fcc_A1 Si Mg2Si,而在较高的冷却速率下,相析出规律为:L→L1 Fcc_A1→L1 Fcc_A1 Mg2Si→L1 Fcc_A1 Si Mg2Si.     

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。     

时效方式对3J1合金胞状γ′相的影响

采用金相显微镜、扫描电镜观察及力学性能测试等方法研究了固溶后时效及冷轧后时效两种工艺对3J1合金胞状γ′相的影响.结果表明,在固溶后的时效过程中,随时效温度的升高,胞状γ′相数量增多,强度提高,塑性下降;50%冷变形后时效处理,胞状γ′相形核地点在650 ℃饱和,随时效温度升高,强度和塑性下降,胞状γ′相尺寸长大,650 ℃时效后纤维状γ′相的直径约为30～60 nm,720 ℃时效后约为60～140 nm.     

凝固速度对高温度梯度定向凝固Al-17.5In合金组织的影响

在高温度梯度下对Al-17.5In偏晶合金进行定向凝固,分析了其定向凝固组织形成机制,考察了不同凝固速度对Al-17.5In偏晶合金凝固组织的影响,获得了高温度梯度定向凝固条件下微观组织的演化规律,即在固定的高温度梯度下,随着抽拉速度的增大,第二相形态演化的过程依次为:规则的纤维状,发生颈缩的纺锤状,粗化的球状,均匀弥散分布于基体中。纤维间距随着凝固速度的增大而减小。     

冷却速率对A357合金凝固组织的影响

以不同冷却速率铸造A357合金试样,用光学显微镜和扫描电镜(SEM)分析其凝固组织.通过不同冷却速率下的DTA试验研究了A357合金的凝固行为;采用DSC试验研究了不同冷却速率所得试样中相的变化;测定了这些试样的微观硬度.结果表明,随着冷却速率的提高,A357合金的宏观晶粒尺寸和二次枝晶臂间距减小,共晶Si相的形态更加细小,且分布愈加弥散;合金液相线温度和二元共晶的反应温度降低,三元或四元共晶反应被抑制,合金凝固组织中Mg2Si相的析出受到抑制,微观硬度明显提高.     

冷却速率和Mn含量对Al-Cu-Mn合金凝固组织的影响

研究了冷却速率和Mn含量对Al-Cu-Mn合金凝固组织的影响。结果表明,随冷却速率逐渐从1 K·s-1增加至106K·s-1,共晶非平衡相体积分数逐渐降低,二次枝晶的间距逐渐缩小。并且,随着Mn含量的增加,Al-Cu-Mn合金中的共晶非平衡析出相的体积分数也相应增加。