GH37合金中γ‘相的变化及其影响

本文根据ＧＨ３７合金涡轮叶片延寿研究工作中的结果，讨论了γ＇相的尺寸、数量、稳定性、形状、化学组成以及它们对合金的性能和组织的影响，提出了使用叶片恢复热处理等调整途径。     

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。     

GH4175合金固溶过程中γ相晶粒长大与γ′相回溶规律研究

目的 研究固溶处理工艺参数对GH4175合金微观组织演化的影响。方法 对挤压态的GH4175镍基高温合金进行亚固溶处理,通过定量分析,明确不同固溶处理制度对合金γ相晶粒尺寸、γ′相尺寸和体积分数的影响规律。结果 合金在1 145～1 160℃固溶60 min时,γ相晶粒尺寸从6.58μm长大到32.08μm,γ′相尺寸从1.20μm减小到1.14μm,γ′相体积分数由5.25%下降到0.53%;加热温度为1 155℃、保温时间为15～120 min时,γ相晶粒尺寸从7.76μm长大到34.10μm,γ′相尺寸从1.07μm长大到1.56μm,γ′相体积分数由2.84%下降到1.37%。结论 随着加热温度的升高和保温时间的延长,γ相晶粒尺寸增大,γ′相的体积分数降低,γ′相尺寸随加热温度的升高而减小、随保温时间的延长而增大。加热温度超过1 150℃时,γ′相发生不连续回溶,晶粒的长大速度加快。     

均匀化和均匀化后处理对GH742合金γ′相的影响

采用电子探针(EPMA)对GH742铸锭未经任何处理和均匀化后两种状态下的主要合金元素做了定量分析,并使用SEM扫描电镜对GH742铸锭三种不同状态下γ′相作了比较.结果表明:铸锭原始态存在偏析,γ′相在枝晶间和枝晶干处形状、尺寸差别较大,总体上尺寸较小;经均匀化后无粗大γ′相存在;均匀化后特殊处理部分γ′相尺寸增大,热加工塑性有明显提高.     

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.     

长期时效对DZ951合金γ′相的影响

研究了定向凝固DZ951镍基高温合金在长期时效过程中的组织演化。结果表明：随着时效温度和时间的增加，γ′粗化形筏。形筏时间随时效温度的升高而减少。形筏驱动力为弹性应变能和界面能的降低。γ′长大受元素扩散控制，长大遵循LSW理论，长大激活能为294kJ／mol左右。由于DZ951合金γ′相中含有较多的高熔点元素W，Mo和Nb等，从而提高γ′相的稳定性，增加γ′长大激活能。合金在长期时效过程中未出现拓扑密排相（Topological Close-Packed Phase，TCP Phase）等有害相，表明DZ951合金具有较好的组织稳定性。     

GH169合金中的γ''''、γ"及δ相

一、前言 GH169合金(Inconel 718)是一种时效硬化Ni-Cr-Fe基变形高温合金,在650℃下该合金具有很高的强度、韧性、疲劳性能及良好的综合性能。合金中主要有γ’、γ”、δ相以及各种夹杂相。 γ”相为亚稳相,是GH169合金的主要强化相;γ’相也是亚稳相,强化效果次于γ”相;δ相的组成虽与γ”相相同,但无明显的强化作用。γ’和γ”相的稳定性直接影响到合金的热稳定性。Wachtel和Rack总结有关Inconel718合金的研究,认为该合金中存在如下相反应: γ相→γ’相→γ”相→δ相 为提高合金的热稳定性,Pineau采用调整强化元素Nb、Ti、Al的比例和增加Mo元素来得到盘片状γ”相包覆立方形六面体γ’相的γ’相+γ”相包覆组织,但由于强化元素Nb含量的减少而导致合金强度下降。本文对不改变成分的GH169合金中γ’相和γ”相共格生长复合组织及δ相的一般特征进行研究。     

长期时效处理对镍基高温合金中γ′相形态的影响

对镍基高温合金在700℃/1000h和850℃/1000h进行时效处理,在850℃/1000h时效处理基础上,进行了730℃/20h时效处理,观察了长期时效处理对合金γ′相形态的影响。结果表明:合金在700℃/1000h时效时,γ′相呈球形弥散分布于合金中。在850℃/1000h时效时,γ′相开始产生聚集排列现象,同时γ′相由球形开始向方形转变。经850℃/1000h时效处理后的试样再经过730℃/20h的时效处理后,合金基体中原γ′相呈方形并有细小的γ′相析出。     

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.     

固溶温度对GH4742合金力学性能及γ'相的影响

采用EBSD、SEM等手段研究了固溶温度对GH4742合金的微观亚结构、力学性能和γ’相的影响。结果表明,固溶温度为1080℃～1120℃时,随着固溶温度的提高基体发生静态再结晶的比例提高,小角度晶界的比例由13.2%降低为3.2%;同时,晶粒显著粗化,平均晶粒尺寸由11.0μm增大到111.6μm,Σ3孪晶界的比例由13.2%提高到58.6%。随着固溶温度的提高,基体内一次γ’相的体积分数显著降低、尺寸增大,二次γ’相的体积分数和尺寸增加,三次γ’相的体积分数和尺寸变化较小。在不同固溶温度下γ’相强化增量的变化较小,晶粒粗化是导致其强度降低的主要因素。随着固溶温度的提高GH4742合金的室温强度显著降低,而高温强度提高和持久断裂时间显著增加。固溶温度为1100℃时,GH4742合金的室温和高温力学性能良好。     

过载循环对GH37合金持久寿命的影响

本文研究了GH37合金在700℃下经过100小时超载循环后的寿命,通过与此合金在相同状态下的纯持久寿命对比发现,当循环超载量控制在12％以内,材料呈现循环强化效应,超载量大于14％,呈现循环软化效应。由试验结果得到寿命与超载量的函数关系。微观特征与观察结果很好相符。     

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。     

GH4720Li合金中析出相的研究进展

GH4720Li高温合金因其具有良好的高温强度、抗疲劳和抗腐蚀性能以及长期组织稳定性,被广泛应用于高性能航空发动机涡轮盘等转动部件。本文归纳了GH4720Li高温合金中γ′相的作用机理和演变规律,并分析了γ′相与高温性能之间的关联性和γ′相与残余应力的交互影响规律。此外,还综述了GH4720Li高温合金的改型研究进展,展望了未来分区控冷技术和双组织双性能盘制备技术在高温合金中的应用。     

镍基高温合金中γ′相长大和分布规律的研究

本文研究了镍基变形高温合金Nimonic91中γ′相的长大及分布规律。在一定的时效时间内,γ′相的平均直径随时效时间的立方根增加而线性增加。然而,经长时间时效后,γ′的长大偏离这规律。     

镍基粉末高温合金中γ′相溶解行为与动力学研究进展

为了满足航空发动机高性能、高热效率的要求,镍基粉末高温合金的合金化程度越来越高,导致合金变形抗力大,热塑性差,热加工窗口窄,从而制约了合金的制备与应用。合金中高体积分数的γ′相在热加工过程中起到组织调控的作用,热加工过程中γ′相的演变影响着合金的热变形行为和热加工性能。了解热加工过程中γ′相的演变规律对调控合金组织和优化热加工工艺具有重要意义。本文以镍基粉末高温合金热加工过程中γ′相的溶解为讨论对象,综述了近年来γ′相的溶解行为及其影响因素、预测模型相关研究工作。目前高体积分数多颗粒体系析出相的溶解机理还不清楚,γ′相溶解过程中是否存在分裂和团聚等行为及其影响机理、热变形过程中位错与γ′相之间的相互作用机理、γ′相溶解动力学等有待进一步研究。     

热处理制度对DD6单晶合金γ′相尺寸和数量影响

研究了热处理制度对 DD6单晶合金的 γ′相尺寸和数量的影响。结果表明 :固溶温度对 γ′相的尺寸和数量有影响 ,时效处理使 γ′相的尺寸和数量增加 ,立方化程度改善。与二次时效相比 ,一次时效对 γ′相的影响更大。     

GH118合金中σ相的X射线定量测定

σ相在显微镜下呈针状,如果深腐蚀,在扫描电镜中观察呈片状(见图1)。通常认为它是一种脆性相,当它的含量达到一定值时会降低合金的冲击强度、持久强度、蠕变强度和蠕变塑性。经X射线定性测定,在GH118合金中,标准处理(1190℃×1.5小时,空冷, 1100℃×6小时,空冷)后经750℃时效处理(500小时),σ相为痕迹,但时效时间增加到3000小时,σ相便大量析出。由于M_(23)C_6相和σ相的化学性能及电化学行为极为相似,用化     

固溶冷却介质对FGH96合金γ′相和性能的影响

采用光学显微镜（0M）和场发射扫描电镜（FESEM）对FGH96合金在不同冷却介质下γ′相的析出行为进行了实验研究。结果显示：时效前后，γ′形态均为球形，水冷得到的γ′相尺寸最小。硬度测试结果表明：水冷得到的合金硬度值最大，油冷次之，盐浴冷最小；时效后，硬度仍然保持冷却后相应的顺序。     

FeNiCrWMoTi合金中γ′数量和尺寸及其强硬化效应

研究了Fe-28Ni-13Cr-1W-1.5Mo-2Ti-0.5Nb-0.2Al高温合金不同时效状态下γ′相的数量和尺寸对强硬化效应的影响。在16h时效条件下，随时效温度升高（在650-730℃），由于γ′粒子尺寸增大速率较小（从7-14nm)，其数量显著增多，因而合金的硬化效应增大；温度在730-760℃时，在位错的Orowan绕过机制启动之前，虽然γ′相数量随时效温度升高继续增多，但由于尺寸显著增大，合金的硬化效应明显降低。在位错以切割方式通过γ′粒子的尺寸范围内，沉淀出精细粒子的合金状态比析出相同数量粗大γ′粒子的合金状态具有更高的室温硬化效应。     

镍含量对Co-8.8Al-9.8W合金中γ′相高温粗化的影响

为了研究镍含量对Co-Al-W高温合金中γ′强化相高温粗化的影响,采用场发射SEM观察、图像分析等方法对不同镍含量(5%、15%、25%、35%(原子分数))Co-8.8Al-9.8W基高温合金在1 000℃下经5h、10h、15h和25h时效处理后,合金中γ′相形貌的演变及粗化行为进行研究。结果表明,延长时效时间,γ′相快速长大,体积分数逐渐减小。当Ni含量为5%和15%时,时效时间为10h,γ′相基本溶解消失;当Ni含量为25%和35%时,γ′相形貌随着时效时间的延长从最初的立方状转变为不规则形状,最后趋于圆球状,γ′相尺寸也随之增加。此时,γ′相的粗化行为符合LSW粗化理论。25Ni合金的粗化速率明显高于35Ni合金的粗化速率。