改型IN718合金中γ′、γ″复合相TEM研究

Inconel 718合金中主要强化相为体心四方有序点阵γ”相、DO_(22)。型结构,化学组成为Ni_3Nb(Ti、Al);辅助强化相为有序面心立方γ’相、LI_2型结构,组成为Ni_3(Ti、Al、Nb)。由于γ"相的不稳定性致使该合金仅在650℃以下具有良好的强化效果,高于此温度,γ"迅速粗化且向稳定的δ-Ni_3Nb相转变,导致合金强度迅速下降,成为该合金在更高温度下使用的一个限制。早在70年代0ozar及Pineau进行了探求[1],他们调整了718合金成分及相应的热处理制度,获得了立方体的γ’相及其六面体上附着γ”相的复合组织,并称之为包复组织。(compact morphobgy)。时效硬化曲线表明:这种组织在高于650℃时具有良好的稳定性。     

激光熔化沉积TiC/CaF2/Inconel 718复合材料的组织及高温摩擦磨损性能

采用激光熔化沉积技术制备了TiC/CaF2/Inconel 718高温合金基高温耐磨自润滑复合材料,对其显微组织、显微硬度及高温干滑动摩擦磨损性能进行了研究,探讨了其高温磨损机理。结果表明:复合材料的显微组织由TiC、CaF2、Cr7C3、γ″-Ni3Nb和γ-(Ni,Fe)构成,原位自生TiC初生相和细小CaF2/TiC共晶弥散分布在被Cr7C3和γ″-Ni3Nb等超细高温相强化的γ-(Ni,Fe)固溶体基体上;复合材料的平均显微硬度为820 HV;与激光熔化沉积Inconel 718对比样相比,复合材料具有良好的高温耐磨性及低且稳定的摩擦因数,复合材料优异的高温摩擦磨损性能源自于其合理的显微组织结构。     

热处理对激光选区熔化IN718合金室温低周疲劳性能的影响

Inconel 718高温合金被广泛用于制造航天发动机等的热端零部件，提高其疲劳性能对于零部件的长期稳定服役意义重大。研究了不同热处理制度对激光选区熔化成形Inconel 718合金微观组织、相分布及疲劳性能的影响。采用电镜和电子背散射衍射仪分析了热处理试样的断口形貌、断口纵剖面应力分布及微观特征，详细阐述了热处理合金的低周疲劳断裂机理。结果表明：相较于成形态，热处理合金内部析出了δ相和γ″、γ′强化相，内部应力得以释放，疲劳性能显著提升。经过均匀化+固溶+双时效热处理后，Inconel 718合金的疲劳循环周次能够达到31990次。基于Orowan强化机制，晶粒内弥散分布的γ″、γ′强化相以及晶界上析出的δ相会阻碍位错滑移，从而延缓基体中微裂纹的扩展，增加疲劳过程中的循环周次。本次试验采用的热处理制度为激光选区熔化成形Inconel 718零部件提供了参考。     

不同工艺温度对IN718合金激光温喷丸后残余应力和纳米硬度的影响

激光温喷丸工艺(WLP)结合了激光喷丸强化(LP)和动态应变时效(DSA)的双重优势。为了研究不同工艺温度对IN718合金WLP后高温表面性能稳定性的影响,选取不同温度条件下,即LP(25℃)和WLP(230℃、260℃、290℃、320℃)的IN718合金为研究对象,通过高温保持试验和纳米压痕试验,以残余压应力、纳米硬度和弹性模量为表征指标,探讨了温度效应对WLP后高温表面性能稳定性的影响。结果表明,随着WLP工艺温度的升高,残余压应力呈递减的趋势;随着保温温度的升高,LP和WLP处理后试样表面残余应力释放幅度均明显增大,但前者释放速度更快;通过载荷-位移曲线可进一步确定温度效应对IN718合金WLP后高温释放行为的影响,且260℃下处理的WLP IN718合金表面在高温下具有更好的稳定性。     

激光快速成形Inconel 718超合金拉伸力学性能研究

研究了激光快速成形Inconel 718超合金试样3个相互垂直方向的拉伸力学性能,以及热处理对激光快速成形凝固组织与3个相互垂直方向拉伸力学性能的影响。结果表明,激光快速成形Inconel 718超合金试样3个相互垂直方向的拉伸力学性能均明显低于其锻件拉伸力学性能,且表现出明显的各向异性。经过热处理的Inconel 718超合金试样,其沿沉积高度方向定向外延生长的柱状枝晶组织转变为晶粒粗大且不均匀的等轴状再结晶组织,随Laves相固溶消失及强化相γ″和γ′大量析出,3个相互垂直方向上的拉伸力学性能均大幅度提高,其中,与基板平行的两个相互垂直方向上的拉伸力学性能均达到Inconel 718超合金锻件拉伸力学性能标准,但沿成形件高度方向,出现拉伸力学性低于Inconel 718超合金锻件拉伸力学性能标准的试样。     

基于激光重熔优化工艺的激光选区熔化316L/IN718异质异构研究

贝壳珍珠层高强高韧的优异力学性能主要归因于其独特的异质异构特征。贝壳珍珠层仿生制品具有异质和结构复杂的特点,传统的制造方法无法制备。激光选区熔化(SLM)增材制造技术以其独特的成形特点,成为复杂结构和特定性能制品的成形技术。SLM成形的异质异构界面的结合质量是影响其力学性能的关键因素之一,因此本文针对激光重熔优化工艺对SLM成形316L/IN718异质异构件微观形貌和力学性能的影响进行研究,并对316L单一母材重熔前后的表面质量进行了对比。结果表明:316L重熔优化后的上表面粗糙度从7.1μm降低到2.7μm,降低了62%;316L/IN718界面平整的微观形貌以及良好的元素扩散证明了激光重熔对改善316L/IN718异质异构界面结合质量的作用,同时,316L/IN718异质异构成形件的抗拉强度从优化前的(104.77±45.26)MPa提升至优化后的(507.33±58.3)MPa也验证了该优化工艺的可行性;断口形貌观察结果显示,未重熔与重熔的同层316L/IN718试样均以脆性断裂为主,但是重熔试样在IN718区域至316L区域发生了准解理断裂向韧性断裂的转变。     

激光温喷丸强化Inconel718镍基合金热腐蚀性能研究

利用Spit Light2000型纳秒激光器对Inconel718镍基合金进行激光温喷丸(WLSP)强化实验,将WLSP强化试样置于700℃混合熔盐(75%Na2SO4+25%Na Cl,百分数指质量分数)中进行热腐蚀实验,对腐蚀前后的WLSP强化试样进行质量损失检测、X射线衍射(XRD)分析以及腐蚀形貌观察,探索了WLSP改善Inconel718镍基合金耐热腐蚀性的机理。结果表明,腐蚀10 h与25 h后260℃-WLSP试样的质量损失分别为未处理试样的18.9%与17.9%。WLSP热腐蚀10 h后试样表面的Cr2O3氧化膜未出现明显剥落,且没有Cr S、Ni O产物生成,说明WLSP处理后的试样表面没有受到S的侵蚀,故能有效抑制材料热腐蚀行为的发生,分析认为WLSP试样表面微观组织的晶粒细化及γ″相析出物能有效减缓O、S的侵入,进而有效提高Inconel718镍基合金的耐热腐蚀性能。     

δ时效处理对激光增材修复Inconel 718合金组织与性能的影响

采用激光增材修复技术和Inconel 718球形粉末对预制凹槽的Inconel 718合金进行逐层修复,然后在800℃下进行不同时间(4,8,16,32 h)的δ时效处理,研究了时效时间对修复层组织和性能的影响。结果表明:随着时效时间延长,修复层中的Laves相和强化相γ″相逐渐消失,而δ相通过切变的方式在γ″相密排面层错的基础上形核并长大。修复区中的δ相在残余Laves相周围呈细针状析出,并随着时效时间的延长而变大;而母材中的δ相优先在晶界处形核长大,最终在晶粒内以平行式生长。虽然时效处理能够有效提高修复区及母材的显微硬度及抗拉强度,但随着时效时间的持续增加,硬度及力学性能均呈现下降的趋势;修复区及母材的显微硬度在时效4 h时分别达到最高值361 HV和465 HV,之后随着时效时间的延长而逐渐下降;不同时效处理后的修复件的拉伸断裂部位均位于修复区,断口整齐,呈典型的脆性断裂。     

薄膜能谱(TEM)在小尺度第二相鉴定中的应用

现代电子显微学的发展,电子束直径可以小到几个nm,因此,透射电镜带能谱可以分析直径小到10～20nm的第二相质点的成分。这是用电子探针和扫描电镜不可能做到的。本文用此方法分析了三种高温合金中的四种小尺度(20—100nm)金属间化合物的成分四种相是GH901合金中的η相,GH169合金中的δ—Ni_3Nb相和γ″相,和U—700合金(含Co13.98％)中的γ相。试验是在透射电镜EM400T和能谱仪EDAX9100上进行的,电子束斑直径为4nm,加速电压为100kV,用两种方法试验,一种是采用萃取复型样品,这种方法可以避免基体成分的影响。另一种方法是在金属薄膜上,直接测     

高沉积率激光熔覆沉积GH4169合金的微观组织与拉伸性能

采用高沉积率激光熔覆沉积技术制备了GH4169合金试样,研究了沉积率为2.2kg/h时GH4169合金的微观组织和拉伸断裂机制。结果表明:高沉积率激光熔覆沉积GH4169合金沉积态试样的析出相主要包括Laves相、针状δ相及不均匀分布的γ″和γ′强化相。拉伸测试结果表明,沉积态GH4169高温合金的塑性和强度均低于锻件标准。     

激光熔覆Ni基SiC合金涂层组织与性能的研究

利用5kWCO2连续波激光器在16Mn钢基材表面对含20%(体积比)SiC陶瓷粉末的镍基自熔性合金粉末进行激光熔覆得到Ni基SiC合金涂层(NiSiC)。研究了合金涂层的组织形貌及相结构,并用单纯的镍基合金涂层(Ni60)进行了显微硬度及滑动磨损性能的对比试验。结果表明,NiSiC合金涂层由γ枝晶及其间的共晶组织组成,主要组成相为γ-Ni,γ-(Ni,Fe)固溶体和(Cr,Fe)7C3,Cr23C6及(Cr,Si)3Ni3Si等化合物。添加SiC的镍基合金涂层NiSiC比单纯的镍基合金涂层Ni60具有较高的硬度和耐磨性。     

K418合金叶片激光再制造Inconel718覆层匹配与强化

为了解决K418合金叶片再制造熔覆层易开裂、结合界面处力学性能较差等难题，采用具有输入可调控、热输入可控制以及降低熔池及热影响区温度等优势的脉冲激光，得出在工艺参量为激光功率2.5kW、送粉速率37.5g/min、扫描速率8mm/s，载气气流3L/min下，K418基体与Inconel718熔覆层之间能够形成良好的冶金结合。结果表明，熔覆层显微组织依次由界面处平面晶、底部胞状晶、中部树枝晶及顶部等轴晶组成；经过对比优化下的工艺参量，获得了成形质量良好且无明显裂纹、气孔等缺陷的Inconel718熔覆层；通过基体与覆层的硬度测试，覆层整体硬度值在300HV左右且分布较为均匀，基体平均硬度在400HV以上、结合界面处硬度值为460.46HV，相对于基体提升了12%；物相形分析表明，Inconel718熔覆层与基体K418性能匹配较好，激光再制造凝固成形时经历了L→γ→(γ+MC)→(γ+laves)的凝固过程，脉冲激光的热输入对基体K418合金热影响区完成了γ′相的固溶再析出过程，界面处沿晶界析出少量的二次析出相laves相和MC相对熔覆层及界面处晶界起到钉扎晶界、阻碍滑移的强化作用。试验相关工艺及参量为K418叶片激光再制造提供了借鉴和分析。     

Fe81Zr7Nb2B10和Fe78Co2.5Zr7Nb2B10Cu0.5合金的热性能、微观结构及磁性能研究

采用单辊快淬法制备了Fe81Zr7Nb2B10和Fe78Co2.5Zr7Nb2B10Cu0.5非晶合金,在不同温度下对两种合金进行了热处理。利用差热分析仪(DTA)、X射线衍射仪(XRD)和振动样品磁强计(VSM)等仪器对两种合金的热性能、微观结构和磁性能进行了测试分析。结果表明在Fe78Co2.5Zr7Nb2B10Cu0.5合金的晶化过程中存在预结晶效应,而在Fe81Zr7Nb2B10合金的晶化过程中没有。Fe81Zr7Nb2B10和Fe78Co2.5Zr7Nb2B10Cu0.5合金经803 K退火后,分别有α-Fe和α-Fe(Co)相从非晶基体中析出。随退火温度的升高,两种合金的比饱和磁化强度(Ms)变化趋势相似,但矫顽力(Hc)变化趋势明显不同。     

Fe_(81)Zr_7Nb_2B_(10)和Fe_(78)Co_(2.5)Zr_7Nb_2B_(10)Cu_(0.5)合金的热性能、微观结构及磁性能研究

采用单辊快淬法制备了Fe81Zr7Nb2B10和Fe78Co2.5Zr7Nb2B10Cu0.5非晶合金,在不同温度下对两种合金进行了热处理。利用差热分析仪(DTA)、X射线衍射仪(XRD)和振动样品磁强计(VSM)等仪器对两种合金的热性能、微观结构和磁性能进行了测试分析。结果表明在Fe78Co2.5Zr7Nb2B10Cu0.5合金的晶化过程中存在预结晶效应,而在Fe81Zr7Nb2B10合金的晶化过程中没有。Fe81Zr7Nb2B10和Fe78Co2.5Zr7Nb2B10Cu0.5合金经803 K退火后,分别有α-Fe和α-Fe(Co)相从非晶基体中析出。随退火温度的升高,两种合金的比饱和磁化强度(Ms)变化趋势相似,但矫顽力(Hc)变化趋势明显不同。     

钛合金基体上激光熔覆制备钛铝化物基复合涂层组织特征

采用含有Ti,Al,Nb,Cr,C元素的混合金属粉末，以激光熔覆的方法在Ti-6Al-4V合金基材上制备了钛铝化物基原位合成碳化物增强复合涂层，分析了涂层的成形、组织组成、成分分布、相结构组成以及显微硬度分布等显微结构特征。所制备的涂层组织细小均匀，其显微结构特征可以描述为：等轴γ-TiAl＋层片(γ-TiAl/α2-Ti3Al)＋碳化物增强相，其中，等轴的γ-TiAl晶粒尺寸在微米量级，γ-TiAl/α2-Ti3Al 层片间距在500 nm以下，碳化物增强相在涂层内部均匀分布，呈微米级的短棒状形态。     

EPMA对Nb_3Sn超导材料研究Ⅴ:Cu-Nb-Sn定量分析标准曲线方法

七十年代前生产的电子探针大都没有配上电子计算机,定量分析计算多采用脱机校正或手算查表的方法。本文给出Cu—Nb—Sn三元合金及Cu—Nb、Cu—Sn二元合金的校正计算标准曲线,使这三种合金样品的定量分析能够快速、准确地从曲线上查出。标准曲线是在设定Cu的浓度C_(Cu)为某一个值时,对Nb和Sn的浓度C_(Nb)和C_(Sn)进行组合,采用ZAF校正后反算出相应的X射线强度比K_(Nb)和K_(Sn)。将K对C作图。以5％的浓度间隔,设定20个Cu的浓度,制作了Cu—Nb-Sn三元合金的K_(Nb)～C_(Nb)和K_(Sn)～C_(Sn)标准曲线各20根。同时制作了Cu—Nb和Cu—Sn二元合金的K—C标准曲线,如图1和2。标准曲线使用条件为:出射角20°、加速电压25KV、测量线系Cu—K_α、Nb—L_α、Sn—L_α。使用步骤:(1)假设K_(Cu)为C′_(Cu),由K_(Nb)、K_(Sn)直接从Cu—Nb—Sn合金的K～C曲线上查出一次校正浓度值C~1_(Nb)和C~1_(Sn)。(2)从Cu—Nb合金的K_(Cu)～C_(Cu)曲线上查出C_(Cu)(Nb)以及从Cu—Sn合金的K_(Cu)～C_(Cu)曲线上查出C_(Cu)(sm),将C~1_(Nb)和C~1_(Sn)归一化为C~0_(Nb)和C~0_(Sn)由下式计算Cu的一次校正浓度值为:     

Nb4Si含量对激光熔覆Ti-Fe合金涂层组织和性能的影响

采用激光熔覆技术,在TA15钛合金表面制备了具有不同Nb4Si添加量的Ti-Fe合金涂层。采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、显微硬度计、纳米压痕仪和摩擦磨损试验机,系统研究了Nb4Si含量对合金涂层组织和性能的影响规律。研究结果表明,不同Nb4Si含量的Ti-Fe合金涂层皆主要是由β-TiNb树枝初晶和β-TiNb+TiFe共晶组织所构成。但有所不同的是,随着Nb4Si添加量的增加,涂层中共晶组织的数量呈现出先增后减的变化趋势,即在Nb4Si添加量为2.0%(粒子数分数,下同)时,共晶组织的数量为最多,且在Nb4Si的添加量超过0.5%时,涂层中开始有少量的β-(TiNb)5Si3相形成。由于受共晶组织增强作用的影响,在Nb4Si添加量为2.0%时,合金涂层的硬度、减磨性和耐磨性能为最高,而弹性模量为最低。     

In718合金长期时效过程组织稳定性研究

Ｉｎ７１８合金长期时效过程组织稳定性研究金泽光（长城特殊钢公司第三钢厂中试，江油６２１７０４）本文主要采用透射电子显微镜（ＴＥＭ）技术，观察和研究了该合金在５５０℃长期时效过程中，γ，晶粒度，ＭＣ、γ＇、γ″和δ相等显微组织的变化规律。Ｉｎ７１８合金...     

Nb添加对Fe-Y-B合金非晶形成能力和磁性能的影响

利用单辊快淬法制备了Fe74Y6-xNbxB20(x=0,1,2,3,4)非晶合金条带,利用XRD、HRTEM、DTA和VSM对样品的结构、非晶形成能力和磁性能等进行了测试。结果表明:Fe74Y6–xNbxB20(x=1,2,3,4)合金系的饱和磁化强度Ms>104 A.m2/kg,矫顽力Hc<1.59 kA/m,显示出良好的软磁性能。添加微量Nb扩大了非晶合金的过冷液相区,当Nb含量为摩尔分数1%时,过冷液相区Tx=63℃,此时合金具有最大的非晶形成能力,同时具有最大的饱和磁化强度(Ms=133 A.m2/kg)和最低的矫顽力(Hc=1.27 kA/m)。     

(Fe0.5Co0.5)73.5Cu1Nb3Si13.5B9软磁合金器件的损耗研究

采用单辊熔体急冷法制备(Fe0.5Co0.5)73.5Cu1Nb3Si13.5B9的非晶合金。使用列格公式对(Fe0.5Co0.5)73.5Cu1Nb3Si13.5B9非晶、纳米晶合金环形器件的涡流损耗、磁滞损耗及剩余损耗进行分析,并与同时施加不同直流偏压场的各种损耗比较。淬态条件下(Fe0.5Co0.5)73.5Cu1Nb3Si13.5B9非晶合金环形器件的损耗主要表现为磁滞损耗,而涡流损耗很低。经过退火后,由于纳米晶合金软磁性能大幅度提高,器件的磁滞损耗及剩余损耗降低。直流偏压场对于三种损耗有显著影响。