粉末高温合金U720Li的热加工行为

通过Gleeble-3180热模拟机对具有细晶组织的镍基粉末高温合金U720Li进行高温热压缩变形实验,分析该合金在1000～1150℃、0.001～1 s~(-1)应变速率的变形条件下的流变行为。利用采集的应力-应变数据计算材料的热变形激活能,构建材料的本构方程,建立合金的热加工图,并通过微观组织观察对热加工图进行解释。结果表明:失稳区主要位于低温高应变速率区域,合金未发生明显动态再结晶现象,晶界处的应力集中导致沿晶裂纹的产生。在1150℃、0.01 s~(-1)条件下,晶粒明显长大;在1100℃、0.001 s~(-1)条件下,变形能够获得细小均匀的晶粒组织。     

热变形工艺对GH720Li合金棒材颗粒状未再结晶组织演变行为的影响

为了破碎GH720Li合金棒材中颗粒状未再结晶组织,进行了不同工艺参数下的热压缩变形试验,采用OM观察了各工艺下的显微组织。结果表明,热变形过程中,颗粒状未再结晶组织由颗粒边缘向心部逐渐被破碎。变形温度越高,变形量越大,未再结晶组织的破碎程度越大。1100℃变形时,75%的变形量仍无法完全破碎未再结晶组织,高、低温复合变形能破碎未再结晶组织,但高温变形时长大的晶粒无法在低温变形时细化。     

GH864合金热加工过程中组织特征研究

为了观察分析烟气轮机动叶片GH864合金在热加工过程中组织演化规律,并进一步进行组织的优化控制,对取自棒材和成品叶片的热加工态及随后经热处理的样品进行系统的显微组织对比分析.结果表明:原始棒料晶粒度较均匀,叶片局部位置存在项链状组织;叶片晶粒度的不均匀性主要是由于锻造的过程中各部位的应变量不同,因而产生不同的动态再结晶行为;经过标准热处理后叶片发生了静态再结晶和晶粒长大现象,晶粒度较为均匀.在叶片的锻造过程中,M23C6和部分次生MC发生了回溶,在合金中仅有一些少量的TiC存在,它们主要分布于基体的晶界处;热处理之后大量的M23C6碳化物非连续地沿晶界呈块状析出.     

GH738高温合金热加工行为

采用Gleeble-1500热模拟机对GH738镍基高温合金进行高温热压缩变形实验,分析该合金在变形温度1000~1160℃、应变速率0.01~10s-1、工程变形量15%~70%条件下流变应力的变化规律。确定GH738合金热变形方程,建立热加工图(Processing map),并通过组织观察对热加工图进行解释。GH738合金热变形激活能Q为499kJ/mol;热加工图随不同变形量而变化,在应变速率较低,温度较高的状态下,能量耗散效率较高。综合应变量为0.2,0.4,0.6和0.8应变量下的热加工图,确立了该合金最佳热加工"安全通道",为GH738高温合金热加工工艺优化提供理论依据。     

初始晶粒均匀性对GH720Li合金等温锻造组织演变的影响规律

等温锻造成形具有提高材料可锻性、降低锻件成形载荷、提高材料利用率和锻件冶金质量均匀性等优点,是目前航空发动机涡轮盘的主要成形工艺。根据棒材初始晶粒组织的不均匀特点,分别针对初始均匀细晶组织和初始粗晶组织在不同锻造温度和锻造速度条件下的组织演变规律进行了分析。     

GH4720Li合金双道次热压缩变形过程的组织演变

对GH4720Li合金在1080~1180℃、应变速率为0.1s~(-1)条件下的双道次压缩过程的热变形行为进行研究。结果表明:动态再结晶是GH4720Li合金的主要软化机制。在双道次压缩间歇期内,合金发生亚动态再结晶、静态再结晶和晶粒长大;低于1120℃的变形间歇期,亚动态再结晶、静态再结晶和晶粒长大的速度缓慢;1120℃及以上温度的变形间歇期,亚动态再结晶、静态再结晶和晶粒长大的速度加快。随变形温度升高和第一道次变形量增大,道次间歇期的亚动态再结晶和静态再结晶速度加快。γ′相在热变形过程中发生协调变形,并发生细化。     

GH4169合金热加工过程中的显微组织演化数学模型

采用Thermecmastor—Z型热加工模拟试验机对GH4169合金热态变形过程中(温度范围为960～1020℃，应变速率范围为10^-2～50s^-1，等效应变范围为0．357～0．916和变形后高温滞留阶段内(滞留时间为0～15s)的显徽组织演化过程进行了实验研究，定量地测定了试样内的动态再结晶晶粒尺寸和再结晶体积分数。根据实验结果，指出了GH41．69合金热加工过程中的主要显微组织演化过程是动态和亚动态再结晶，确定了峰值应力和峰值应变与锻造热力参数间的关系，建立了动态再结晶和亚动态再结晶过程的运动学方程和晶粒尺寸演化模型，从而为预测和控制GH4169合金锻件的组织性能提供了依据。     

GH4738合金均匀化过程组织演变及热变形行为

采用OM、SEM及EDS研究了均匀化处理对铸态GH4738合金的晶粒尺寸、偏析程度、组织及热变形行为的影响,分析了经热压缩变形实验后合金的偏析程度、晶粒尺寸,以及再结晶程度,并绘制应力应变曲线,考察合金的变形抗力。结果表明,均匀化处理过程中,样品晶粒直径增大,偏析程度减小。部分均匀化处理后的样品,再结晶程度较高,变形抗力较小。建议采取部分均匀化处理的方式,保留少量的枝晶组织在样品中,这样既可节约能源,又可提高开坯的再结晶率。     

GH720Li镍基高温合金蠕变-疲劳试验研究

对先进航空发动机涡轮盘的典型材料镍基高温合金GH720Li的蠕变-疲劳特性进行了试验研究。通过对真实涡轮盘上取样的圆棒试验件,开展了650℃不同保持时间下的GH720Li合金蠕变-疲劳试验。结果表明,650℃下保持时间对GH720Li合金的蠕变-疲劳特性影响较大,即,在较长的保持时间(30 min)下,蠕变损伤占主导地位,降低了材料的蠕变-疲劳寿命。SEM断口分析表明:随着保持时间的增加,裂纹形成区由穿晶和沿晶混合断裂向沿晶断裂转化;裂纹扩展区由穿晶断裂向穿晶、沿晶的混合模式转化。最后,基于GH720Li合金的蠕变-疲劳试验数据,分别选取载荷谱转换法和机械功密度法进行GH720Li合金的蠕变-疲劳寿命预测,并研究了2种模型的工程适用性。     

GH720Li合金棒坯热变形加热过程的晶粒长大模型

对GH720Li合金棒坯在不同加热温度和保温时间下的晶粒长大行为进行研究,建立并验证了热变形加热过程的晶粒长大模型。结果表明,合金棒坯的平均晶粒尺寸随加热温度的升高与保温时间的延长而增大。当加热温度为1120℃时,晶粒开始较明显长大;当加热温度为1160℃时,晶粒显著长大。在1120、1160℃加热条件下晶粒长大行为的差异与γ'相的回溶程度密切相关。为了提高模型预测精度,分别在1000~1120℃和1120~1160℃两个加热温度下建立了GH720Li合金晶粒长大模型。所建立的模型得到的数据与试验数据吻合性高,可用于加热过程中晶粒尺寸演变的模拟计算。     

GH4169合金固溶及冷拉过程的微观组织演变行为

利用电子背散射衍射(EBSD)技术研究了GH4169合金固溶和冷拉过程中的微观组织演变规律。结果表明,初始热轧棒材经固溶处理后,边部会出现晶粒异常长大现象,同时由于δ相阻碍晶粒长大的作用,正常晶粒和异常晶粒的尺寸差异不大。固溶处理后小角度晶界会向大角度转变,且边部出现了■孪晶。冷拉过程中随着变形量的增大,不同区域的形变差异逐渐减小,当变形量达到30%时,不同区域的形变基本一致。在变形过程中随着位错的增殖,大角度晶界数量逐渐降低,小角度晶界数量逐渐增加。当变形量比较小时,边部的变形方式类似于轧制变形,因此会出现高斯织构和黄铜织构,随着变形量的增大,出现了典型的<111>丝织构,且织构强度也逐渐增加。     

GH4720Li高温合热加工工艺研究

从热力学角度,分析了GH4720Li合金中各个相的析出规律.依据热处理试验结果,确定了合适的加工温度范围;依据轧制过程数值模拟结果,获得了可行的轧制道次变形量匹配.结果 表明,热加工温度不应超过1 160℃;在1 140℃加热条件下,单次轧制加工变形量不超过30％;试验棒材的晶粒度为8～9级,其力学性能满足标准要求.     

冷却方式对GH720Li合金固溶处理组织及力学性能的影响

对固溶后的GH720Li合金在不同的介质(空气、油、水)中冷却,再经过时效处理。利用光学显微镜(OM)和场发射扫描电镜(FESEM)研究了冷却介质对GH720Li合金的晶粒尺寸、冷却γ'相分布和力学性能的影响规律。结果表明,冷却介质对GH720Li合金晶粒尺寸和一次γ'相无影响,主要影响冷却γ'相(二次和三次γ'相);随着冷速的提高(空冷油冷水冷),γ'相平均尺寸关系为空冷油冷水冷,室温和高温强度关系为空冷油冷水冷;在能满足强度和塑性的前提下,为减少因热应力而造成盘件变形甚至开裂的风险,宜采用油冷。     

GH720Li合金γ'相回溶过程对后续析出的遗传影响

研究GH720Li合金γ'相回溶过程并模拟Al+Ti含量以及Ti/Al比对γ'相后续冷却析出的影响。γ'相的冷却析出与γ'相回溶及回溶后Al、Ti元素的扩散动力学过程有关。保温时间延长与固溶温度升高使γ'冷却析出相尺寸减小;不同冷速下,γ'析出相尺寸、形状与分布不同。TTT与CCT曲线中,随着Al+Ti含量的增加,不同冷速下的γ'相析出温度升高且相对应的析出时间提前。水冷乃至冷却速率高达1000℃/min时,无法抑制γ'相冷却析出。Ti/Al比的变化对γ'相的析出基本无影响。     

GH4141高温合金热变形行为及组织演变

通过热压缩实验研究了经均匀化处理后的GH4141合金在变形温度为1000～1200℃和应变速率为0.01-5 s^-1条件下的热变形行为,构建了GH4141合金的热变形本构方程,并分析了热变形过程中微观组织的演变规律。结果表明,GH4141合金的峰值应力和峰值应变均随着变形温度的升高和应变速率的减小而显著降低。当变形温度为1100～1150℃时,由于动态再结晶的发生,动态软化逐渐与加工硬化达到平衡,流变应力基本不变,真应力-真应变曲线趋于平稳状态。基于Zener-Hollomon参数的双曲正弦模型可以很好地描述GH4141合金热变形过程中峰值应力与变形温度和应变速率的关系。GH4141合金热变形过程中的再结晶程度随着变形温度升高、应变速率减小和变形量增加而增加。当变形温度≥1100℃,应变速率为0.01～0.1 s^-1,变形量≥50%时,合金发生完全动态再结晶。     

GH2907合金热变形行为及热加工图

通过热模拟压缩实验研究了GH2907合金在变形温度为950~1100℃、应变速率为0.01~10s_^-1、变形量为60%条件下的热变形行为,流变应力随着变形温度的升高或应变速率的降低而显著降低;根据Arrhenius方程和Zener-Hollomon参数,计算了热变形激活能Q,建立了GH2907合金的热变形本构方程;根据动态材料模型,确定了GH2907合金在不同应变下的功率耗散图,功率耗散效率η较高的区域位于温度为1050~1100℃,应变速率为0.01~0.03s_^-1范围,在该变形区域内组织发生了明显的动态再结晶现象;基于Preased失稳判据,绘制了GH2907合金在不同应变下的热加工图,流变失稳区位于高温高应变速率区域,即温度为970~1100℃,应变速率为0.6~10s_^-1范围,在该变形区域内动态再结晶晶粒沿着绝热剪切带和局部流动分布。根据GH2907合金热加工图及微观组织分析得到适宜的加工区域是温度为1050~1100℃,应变速率为0.01~0.03s_^-1范围。     

GH4049合金的热加工图研究

在Gleebe-1500热模拟机上对0H4049合金进行了热模拟压缩实验,采用动态材料模型建立了合金的热加工图.基于热加工图研究了GH4049合金在温度为1060～1180℃、应变速率为0.1～50s-1条件下的热变形特性.结果表明,GH4049合金的热变形失稳区域集中在温度为1060～1110℃、应变速率为0.7～50s-1及温度为1120～1180℃、应变速率为1.8～50s-1的两个区域内;在合金的热变形稳定区域内,温度为1110～1175℃、应变速率为0.1～1.8s-1是合金典型的动态再结晶区域,对应的峰值效率为32％.     

GH4169合金热加工中微观组织模拟研究进展

系统介绍了GH4169合金热加工过程微观组织演化的物理模拟、数值模拟的研究内容和方法,以及国内外的最新研究进展。     

GH4169合金热加工中微观组织模拟研究进展

系统介绍了GH4169合金热加工过程微观组织演化的物理模拟、数值模拟的研究内容和方法，以及国内外的最新研究进展。     

镍基高温合金U720Li的组织稳定性及蠕变行为

研究了新型镍基高温合金U720Li在650和700℃时组织稳定性,蠕变和变形机制。结果表明,在长期时效过程中,初生γ‘、二次γ‘相以及晶界析出相的形态几乎不发生变化,三次γ‘相经历一个粗化长大和溶解消失的过程中,蠕变第一阶段的形变量随着施加应力的增加单调增大,而在700℃蠕变时,蠕变第一阶段的形变量随着施加应力的增加先降后升。合金650和700℃蠕变断裂寿命和最小蠕变速率在低应力区和高应力区服从于不同斜度的双对数线性规律。在高温低应力下,合金的蠕变机制为位错攀移机制,而在低温高应力下,蠕变过程由位错切割机制控制。