DZ22B高温合金与Al_2O_3陶瓷型壳的界面反应

采用真空感应熔炼与惰性气体保护相结合,研究了不同熔炼温度及接触时间条件下DZ22B高温合金与Al_2O_3陶瓷型壳的界面反应发生及形成规律,探讨了界面反应对铸件表面粘砂缺陷的影响。结果表明,高温合金中Hf元素活性大,易与Al_2O_3发生界面反应,合金表面形成HfO_2。当接触15min后,界面反应随熔炼温度的提高而增强,在1 400℃时未出现界面反应,1 500℃时发生微弱界面反应,1 600℃时界面反应加剧,并出现粘砂现象。由于型壳面层中物理渗透层的形成以及应力集中的出现,界面反应的存在导致面层材料发生脱落,其中在接触30 min,浇注温度为1 600℃时粘砂最为严重,合金表面形成厚1mm的面层粘砂产物。     

Al_2O_3型壳与DZ22合金的界面反应研究

为解决Al2O3陶瓷型壳与DZ22合金的界面反应问题,通过浇注试验制得试样,借助光学显微镜、SEM、EDS等手段对所得试样的形貌、成分、界面等进行了研究。结果表明,DZ22合金与Al2O3型壳的反应产物表面呈现粉红色,产物主要是Cr2O3;金属-型壳界面处为白色的HfO2反应层;随着Al2O3型壳成分中杂质含量的增加,界面反应的程度逐渐增加。     

一种镍基单晶高温合金与SiO_2基陶瓷型芯的界面反应研究

采用扫描电子显微镜和能谱等分析手段,研究了某二代镍基单晶高温合金与SiO_2基陶瓷型芯的界面反应。结果表明,该镍基单晶合金与SiO_2基型芯会发生较严重的界面反应,且在浇道口与非浇道口两处生成的界面层不同。其中,在浇道口处的界面反应层由约22μm厚疏松的Al_2O_3层和少量不连续的HfO_2组成,而非浇道口处的界面反应层主要为一约15μm厚连续致密的HfO_2层。优先生成的HfO_2富集在合金表面可以有效阻碍合金中Al元素与SiO_2基型芯间的界面反应。同时,这一结果也符合界面反应的热力学关系。     

熔炼时间对稀土单晶合金坩埚界面反应的影响

为了实现稀土单晶高温合金中稀土含量的稳定控制,明确稀土元素在熔炼过程中参与的坩埚界面反应机理,研究了熔炼时间对含Y高温合金CMSX-4与Al2O3陶瓷坩埚在真空感应熔炼过程中的界面反应和稀土Y收得率的影响。实验结果表明：随着熔炼时间的延长界面反应加剧,熔炼过程中Y首先与Al2O3陶瓷基体发生反应生成Y2O3,生成的Y2O3会继续与Al2O3发生反应生成Y、Al原子比不同的铝酸钇反应层,最终坩埚表面形成的界面反应产物由外层的YAlO3、内层的Y3Al5O12(Y3Al2(AlO4)3) 以及附着的高温合金组成。熔炼10~30min时合金中稀土Y收得量为41.023、4.566和5.368ppm。     

高温合金DZ68的热处理工艺研究

对一种新型高温合金DZ68的热处理工艺进行了研究.运用金相分析法确定了DZ68合金的初熔温度范围为1 240～1 260℃.利用光学显微镜、扫描电镜分析了合金不同状态的微观组织,测定了合金的持久性能.结果表明,DZ68合金的最佳热处理工艺为:1 240℃×0.5 h+1 260℃×0.5 h+11280℃×2 h,AC+1 120℃×4 h,FC×1 h→1 080℃×4 h,AC+900℃×4 h,AC.采用该工艺处理后的DZ68合金具有优异的持久性能,在980℃和235 MPa的条件下持久寿命达163.78 h.     

工艺参数对Ni-Cr合金与陶瓷界面组织性能的影响

通过改变烤瓷温度及烤瓷时间,研究了金-瓷界面的力学性能和微观组织的变化规律.结果表明,金-瓷界面反应非常复杂,金-瓷界面处的物相主要有SnO2,SnCr0.14Ox,AlNi3及KAlSi2O6的复合氧化物等.烤瓷工艺参数变化直接影响金-瓷界面反应产物种类、数量及分布,最终决定了金-瓷界面结合强度.在一定范围内,随烤瓷温度的提高和烤瓷时间的延长,反应层变宽,金-瓷界面由突变型界面转变为化合物型,对提高金-瓷界面结合强度将起到非常重要的作用.当采用烤瓷温度T=960℃,烤瓷时间t=2.5 min时,金-瓷界面抗剪强度可达到42.7 MPa.     

熔模铸造高温合金与陶瓷材料界面反应研究进展

简要概述了高温合金与熔模铸造用陶瓷材料,包括陶瓷型芯及陶瓷型壳的界面反应研究现状。高温合金与陶瓷材料的界面反应与陶瓷材料种类、合金成分密切相关。陶瓷材料中的SiO2以及高温合金中的C、Cr、Al、Hf等活性元素是参与界面反应的主要组元,反应产物主要有Al2O3、Cr2O3以及HfO2等,界面反应严重影响铸件的表面质量。界面反应并非合金元素与陶瓷材料氧化物之间简单的置换反应,并且,界面反应的发生需合金中活性元素的含量达到一定数值。     

C对一种镍基高温合金与陶瓷型壳界面反应及润湿性的影响

采用座滴法研究了C对一种高温合金与陶瓷型壳的界面反应及润湿性的影响.通过SEM和EPMA研究了合金与陶瓷型壳的界面组织形貌及反应区元素分布.利用Thermo-Calc软件计算了合金熔体中C,Cr和Al的活度,分析了C含量对合金熔体中C,Cr和Al的活度的影响.探讨了合金/陶瓷界面反应与润湿性的关系.结果表明,合金中C含量高于0.1%时,C的活度明显增大,合金熔体与陶瓷型壳发生界面反应,合金熔体/陶瓷体系由非反应润湿变为反应润湿,合金表面产生黏砂层且合金中Cr和Al扩散到陶瓷表面.     

合金状态对DZ125定向凝固高温合金再结晶的影响

对定向凝固高温合金DZ125合金进行表面喷丸处理,然后在1000~1230℃加热4 h,研究铸态、固溶态和标准热处理状态DZ125合金的表面再结晶行为。结果表明:在表征喷丸强度的Almen值为0.17 mm时,3种状态的合金出现再结晶的温度分别为铸态1000℃、固溶态1050℃和标准热处理态的1100℃。3种状态加热温度为1150℃及以下均产生胞状再结晶,在相同实验条件下,3种状态合金的再结晶表现为铸态再结晶层最深、其次是固溶态,然后是标准热处理态。可以通过先固溶处理再吹砂然后时效处理的工艺来替换铸态吹砂然后热处理的工艺来降低生产过程中产生的再结晶层厚度,进而降低再结晶对力学性能的影响。     

氧化铝坩埚与高温合金的界面反应机制

研究了真空感应熔炼过程中氧化铝坩埚与高温合金的界面反应过程。结果表明,高温合金熔炼过程中,合金中的Cr、Al等元素与坩埚内壁中的SiO₂反应生成Si及Cr₂O₃,生成的Si进入到熔体中形成Al₄Si、Cr₃Ni₂Si等硅化物,在高温真空环境下挥发并在熔体液面以上的坩埚壁上形成沉积层;生成的Cr₂O₃与熔体液面以下坩埚壁中的Al₂O₃反应生成粉红色的Al₂O₃-Cr₂O₃固溶体反应层,反应层厚度随坩埚内熔体深度的增加而增大。随坩埚使用次数的增加,合金熔体表面浮渣明显增多。     

抽拉速率对连续定向凝固DZ22高温合金组织和性能的影响

采用下引式连续定向凝固装置研究了抽拉速率对DZ22高温合金连续定向凝固组织和性能的影响.结果表明:随着抽拉速率从3 mm/min增加到9 mm/min,一次枝晶间距从199μm减小到141μm,二次枝晶间距从43μm减小到32μm;合金中主要元素的微观偏析程度均减轻;碳化物呈颗粒状弥散分布,其面积分数从1.2％降低到0...     

SiO_2-C系高温反应热力学

SiO_2—C系的高温反应热力学,是工业硅熔炼的主要理论基础,通过对此问题的研究,使我们可进一步认识工业硅熔炼的高温反应规律与机理,并能借以找出工业硅熔炼的最佳条件,以便提高生产技术水平与生产效率。为此,本文将讨论如下三个问题:一、SiO_2—C系     

Hf对一种高温合金与陶瓷材料润湿性及界面反应的影响

研究了Hf对一种高温合金与陶瓷材料润湿性及界面反应的影响.测量了合金熔体与陶瓷材料的平衡润湿角,通过SEM,EPMA和XPS研究了合金与陶瓷材料的界面组织形貌、反应区元素分布及界面反应产物,分析了Hf对合金熔体与陶瓷材料润湿性及界面反应的影响,阐述了润湿性与界面反应的关系.结果表明,高温合金中Hf元素的含量会影响合金熔体与陶瓷材料的润湿性.对于本工作的合金,当Hf含量从0.1%逐渐增大至2.0%时,润湿角由132°逐渐减小至112°,润湿性显著增强;当Hf含量达到1.5%时,合金熔体与陶瓷材料发生界面反应,界面反应使润湿角明显减小,反应产物为HfO2.界面反应热力学分析结果表明,Hf和SiO2满足发生置换反应所需的热力学条件.     

一种镍基定向凝固高温合金与陶瓷铸模的界面反应研究

采用扫描电子显微镜和能谱等分析手段研究了某镍基定向凝固高温合金与SiO_2基陶瓷型壳以及Al_2O_3基陶瓷型芯的界面反应。实验结果表明,该镍基定向凝固合金与SiO_2基陶瓷型壳会发生较严重的界面反应,在合金与SiO_2基型壳之间有一层约3~5μm厚的白色HfO_2层和一层稀薄的Al_2O_3层,反应产物的富集可以抑制界面反应的进一步进行;而与Al_2O_3基型芯几乎不发生界面反应,只有微量的HfO_2在界面处零星分布。同时,这一结果符合了界面反应的热力学关系。虽然Al_2O_3基型芯能有效减少界面反应,但Al_2O_3基型芯存在较多的空隙,合金熔液在凝固时渗入其中增加了合金表面的粗糙度,提高Al_2O_3基铸型的致密度有利于提高合金铸件表面品质。     

DZ—22定向凝固高温合金复合疲劳特性的研究

本文模拟航空发动机叶片在服役状态下的疲劳行为，研究了ＤＺ－２２定向凝固合金在不同试验温度、不同低循环应力下，高低循环复合疲劳特性。结果表明，在低循环载荷上叠加高特振动载要使复合疲劳寿命下降，但若高频振幅小于某一临界值时，其复合疲劳寿命反而会明显增长，这是由于高频小幅值振动起到次负荷锻炼作用使材料得到强化，且在高低循坏复合疲劳过程中抑制了疲劳损伤。     

定向凝固工艺对高温合金DZ417G变截面疏松形成的影响

研究了定向凝固工艺对高温合金DZ417G模拟叶片变截面疏松形成的影响。结果表明,模拟叶片靠近中心圆柱一侧变截面疏松含量比靠近炉壁一侧高1个数量级。在一定浇注温度范围内(1480~1580℃),随浇注温度的升高,靠近中心圆柱变截面位置疏松含量先升高后降低,在浇注温度为1550℃时疏松含量最高;而靠近炉壁侧变截面疏松含量随浇注温度升高略有降低。在一定抽拉速度范围内(1~10 mm/min),随着抽拉速度的升高,靠近中心圆柱变截面位置疏松含量逐渐升高,而靠近炉壁位置疏松含量逐渐降低。根据以上结果,针对模拟叶片变截面位置提出了浇注温度、抽拉速度和显微疏松含量的对应关系。此外,定向凝固工艺对变截面疏松形成的影响主要是由固液界面前沿的温度梯度变化造成的。     

借助差热分析研究镍基高温合金/陶瓷型壳界面反应

借助差热分析研究镍基高温合金/陶瓷型壳的界面反应,分别从热力学和动力学的角度分析出镍基高温合金叶片在生产过程中陶瓷型壳所需的最佳面层涂料是CoAl2O4.     

真空感应熔炼工艺对镍基高温合金氧氮含量的影响

研究了真空感应熔炼过程中不同熔化时间和精炼工艺对合金中氧和氮含量的影响。结果表明:镍基高温合金中氧和氮含量随着合金中铬含量增加呈增加趋势;熔化30 min时,合金中氧和氮含量分别降低36%和14%。随着精炼时间的延长,氮含量呈下降趋势,氧含量在精炼前30 min呈降低趋势,精炼40 min时氧含量反而增加。精炼过程中增加电磁搅拌后,提高了脱除氧氮速率,同时也提高了坩埚增氧速率。当精炼30 min时氧和氮脱除量比无电磁搅拌精炼工艺分别提高17%和22%;精炼时间达到40 min时,氮含量持续降低25%,而氧含量比无电磁搅拌精炼工艺增加12%。     

固溶处理对DZ22合金组织和性能的影响

一、前 言 DZ22合金是定向凝固镍基高温合金,具有较高的中、高温持久性能。但按照现行热处理制度(1205℃/2h,AC+870℃/32h,AC)处理后,合金的高温持久性能与铸态相比,提高的幅度不大,有时甚至与铸态相当。这说明热处理工艺没有充分发挥作用。近年来,国内外的定向凝固和单晶合金的研究者,一致提出采用尽可能高的固溶温度,并用试验数据证实其好处。本文对DZ22合金进行了固溶温度影响的试验,为改进现行热处理制度提供了必要的依据。     

DZ4、DZ22定向合金叶片的再结晶分析

对不同寿命的DZ4、DZ22合金叶片进行了解剖分析。结果表明,由于加工工艺的不同,叶片的不同部位再结晶厚度不同,再结晶晶粒沿枝晶轴的生长速率大于沿枝晶间的生长速率。枝晶间的再结晶组织为胞状结构,再结晶组织在叶片的使用过程中没有进一步长大,但存在晶界宽化现象,并有颗粒状碳化物析出。