熔体处理温度对DZ125合金组织性能的影响

通过采用不同的熔体处理温度制备定向凝固DZ125合金,采用扫描电镜对不同熔体处理温度下的微观组织进行观察,研究了熔体处理温度对DZ125合金显微组织及力学性能的影响。研究结果表明:DZ125合金进行不同熔体温度处理后,合金的枝晶间距相当,枝晶形貌相近,熔体处理对合金的枝晶间距影响不明显;熔体处理能够改变合金中γ′相的组织形貌,随熔体处理温度的提高合金中γ′相的组织细化;熔体处理对合金980℃,235 MPa条件下的持久蠕变性能影响不大,三种熔体处理合金的持久寿命及应变速率基本相同;随熔体处理温度的提高,合金室温断裂强度和屈服强度均提高,但对塑性的影响不大。     

DZ125镍基合金蠕变期间的组织演化与元素扩散迁移率

通过蠕变性能测试及组织形貌观察,结合元素扩散迁移率计算,研究DZ125合金在1 040℃蠕变期间的组织演化规律。结果表明:高温蠕变期间,合金在枝晶间/干区域发生不均匀的组织演化,枝晶间区域形成的筏状γ′相尺寸粗大,而枝晶干区域γ′相沿(001)晶面形成细小的N-型筛网状筏形结构,且γ基体相连续充填在筛网状γ′相之间,可保证合金的高塑性。在1 040℃、137 MPa蠕变期间,合金枝晶干区域的γ′相经3 h转变成筏状结构,随施加应力的降低,γ′相发生筏形化转变的时间延长;其中,Al、Ta具有较高扩散迁移率是促使合金发生较快筏形化转变的主要原因。     

DZ125合金枝晶与拉晶速率的关系及对蠕变性能的影响

通过采用不同的拉晶速率制备定向凝固DZ125合金,采用扫描电镜对不同拉晶速率下的微观组织进行观察并测定不同拉晶速率下合金在980℃/235 MPa条件下的蠕变曲线,研究了拉晶速率对DZ125合金枝晶组织及力学性能的影响。研究结果表明:在合金成分相同的条件下,当拉晶速率为1 mm/min时,合金中的枝晶组织为胞晶,当拉晶速率大于3 mm/min时开始出现"十"字形树枝晶。当拉晶速率为5 mm/min时,合金一次枝晶间距为418μm,拉晶速率为6 mm/min时,枝晶间距为400μm,随拉晶速率的增大一次枝晶间距减小。而二次枝晶间距由5 mm/min的55μm提高到6 mm/min的70μm,随拉晶速率的增大,二次枝晶间距增大。铸态合金中的γ′相随拉晶速率的增大而减小,拉晶速率为1 mm/min时,γ′相尺寸为1μm左右,拉晶速率为6 mm/min时,γ′相尺寸为0.5μm。试验条件下,拉晶速率为1 mm/min时其蠕变断裂寿命为70 h,而拉晶速率为6 mm/min时,其蠕变断裂寿命为128 h,随拉晶速率的提高蠕变性能提高。     

定向凝固DZ4125柱晶高温合金晶粒生长过程组织演化及其竞争生长行为

采用Bridgman定向凝固法制备DZ4125柱晶高温合金定向试棒,研究在恒定抽拉速率下定向晶粒生长过程微观组织演化及晶粒间竞争生长行为。结果表明,随着定向凝固柱晶高温合金生长高度的增加,一次枝晶间距增加,γ′相尺寸减小,且γ′相形貌由蝴蝶状向立方体状、近球状转变,枝晶间处γ′相尺寸和数量均高于枝晶干处。碳化物和γ+γ′共晶组织主要分布于枝晶间区域,且随着生长高度的增加,碳化物形貌由细小块状逐渐向条状、骨架状转变。此外,由于晶体的竞争生长,随着生长高度增加柱状晶数量明显减少,表现为在最终生长区内主要存在定向起始段中心部晶粒。上述过程主要因为存在凸固液界面生长条件,晶粒向近炉壁侧倾斜发散生长,中心部晶粒淘汰边缘晶粒发生稳定生长。     

拉晶速率对DZ125合金微观组织及蠕变性能的影响

在不同的拉晶速率下制备定向凝固DZ125合金,利用扫描电镜对合金试样微观组织进行观察,并测定合金试样在980℃/235 MPa条件下的蠕变曲线,研究了拉晶速率对DZ125合金显微组织及力学性能的影响。研究结果表明:当凝固拉晶速率为1 mm/min时,合金中MC型碳化物为片状结构,尺寸较大,随拉晶速率增加,碳化物尺寸降低,由长条薄片状转变为块状。合金中的γ′相尺寸随拉晶速率的增大略有减小。测定出拉晶速率为1 mm/min、3 mm/min和5 mm/min合金在980℃/235 MPa条件下的蠕变曲线表明,低拉晶速率合金具有较小的初始伸长量,稳态蠕变阶段应变速率较大。试验条件下,高拉晶速率制备合金试样具有较长的蠕变寿命和较高的伸长率,合金蠕变期间裂纹萌生主要发生在碳化物处。     

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.     

熔体超温处理对GH742返回料凝固组织和力学性能的影响

采用熔体超温处理方法考察了熔体超温处理温度对GH742返回料凝固组织和力学性能的影响规律。结果表明：当熔体超温处理温度低于1550℃时,随熔体超温处理温度的升高,晶粒和枝晶组织显著细化,枝晶偏析和合金中N、O、S元素含量降低,然而,进一步升高至1600℃,晶粒和枝晶组织粗化、枝晶偏析增大、合金中N、O含量升高。熔体超温处理显著影响枝晶干γ′相特征,却对MC型碳化物影响较小。MC型碳化物形貌为棒状或块状,且随熔体超温处理温度升高无明显变化,但尺寸和面积分数均略微减小。枝晶干γ′相形态则随熔体超温处理升高由近球形向近立方状转变,尺寸呈现先增后减趋势。合适的熔体超温处理可显著提高返回料的室温拉伸强度,但对塑性无明显影响,其原因被归因于凝固组织的变化。     

激光沉积修复GH738合金时效热处理组织及性能

研究了双极时效热处理对激光沉积修复GH738合金显微组织及力学性能的影响。结果显示:沉积态显微组织为典型的外延柱状枝晶,枝晶间距约为10μm。经过时效处理后,修复区组织开始长大、合并。沉积态未发现γ′相,枝晶间存在立方状的MC型碳化物,枝晶干存在颗粒状M_23C_6型碳化物。经双级时效处理后,修复区析出γ′相:稳定化温度为820℃时,γ′相平均尺寸约为37 nm,碳化物在晶界处呈断续状析出。随着稳定化温度升高,γ′相及碳化物尺寸均有所增大,其中稳定化温度为840℃时,γ′相平均尺寸约为76 nm,碳化物呈项链状析出;稳定化温度为860℃时,γ′相平均尺寸无明显增大,部分γ′相发生明显粗化,尺寸达到150 nm,晶界处碳化物开始呈包膜状析出。力学性能测试结果显示:时效处理后试样抗拉强度明显提高,随着稳定化温度升高,抗拉强度先升高后降低,断后伸长率不断降低。     

抽拉速率对DD5单晶高温合金定向凝固组织及偏析的影响

研究了高速凝固条件下抽拉速率对DD5单晶高温合金定向凝固组织的影响。结果表明：随着抽拉速率的增大,DD5合金枝晶组织逐渐细化,一次枝晶间距减小;偏析程度加重;γ′相尺寸减小且趋于规则的立方状,枝晶干γ′相的尺寸小于枝晶间;γ/γ′共晶含量、碳化物含量和显微疏松随抽拉速率增大而增加,而γ/γ′共晶和碳化物的尺寸减小。     

热处理对DZ125定向凝固合金组织结构与蠕变行为的影响

通过不同条件蠕变性能测试及组织形貌观察,研究了热处理对DZ125合金的组织结构演变和蠕变行为的影响规律。结果表明,铸态合金的枝晶间区域存在较多放射状的共晶组织,在枝晶间和枝晶干处部分γ′相呈蝶形形态且γ′相尺寸具有较大差异。铸态合金的共晶组织及γ′相在固溶过程中被溶解,并在随后的冷却过程中类菱形的细小γ′相自γ基体中析出;一次时效期间,类菱形的细小γ′相发生钝化并长大直至转变成立方体形态;二次时效期间,γ′相的尺寸基本不变,但立方度增加,合金的组织结构为γ′相以共格方式自γ基体中析出。在热处理过程中基本消除了合金中的共晶组织,并提高了γ′相的立方度,但并未消除合金中的组织不均匀性,枝晶干区域的立方γ′相尺寸细小,而枝晶间区域的立方γ′相尺寸粗大,并且合金在980 ℃具有良好的抗蠕变性能。     

抽拉速率对定向凝固DZ483合金的微观组织及力学性能的影响

研究抽拉速率对DZ483合金微观组织及力学性能的影响。结果表明：随着抽拉速率的提高,合金的一、二次枝晶间距逐渐减小,γ′相尺寸减小,但γ′相的数量增多;共晶组织及枝晶间碳化物的数量增多。碳化物形貌由块状转变成长条状,类型不随抽拉速率的提高而改变。随着抽拉速率的升高,除Cr元素偏析系数在1左右波动外,其余元素的偏析程度都增加,其中W、Mo元素偏析程度明显加重;DZ483合金的持久性能随抽拉速率的提高先升高后降低。不同抽拉速率下,合金断口均呈现出韧性断裂和脆性断裂混合特征,γ′相为合金的主要强化相。随着抽拉速率的提高,一方面,合金中γ′相的数量逐渐增多,尺寸逐渐减小,提高了合金的持久性能;另一方面,由于元素偏析程度加重、碳化物和共晶数量增多及γ′相筏形化规则程度的下降,降低了合金的持久性能。     

定向凝固DZ4125柱晶高温合金晶粒生长过程组织演化及其竞争生长研究

采用Bridgman定向凝固方法制备DZ4125柱晶高温合金定向试棒,研究在恒定抽拉速率下定向晶粒生长过程微观组织演化及晶粒间竞争生长行为。结果表明,随着生长高度的增加,固液界面处温度梯度逐渐降低,一次枝晶间距增加。同时,γ′相尺寸随着生长高度的增加逐渐减小,且γ′相形貌由不规则的蝴蝶状向立方体状、近圆状转变。γ+γ′共晶组织和碳化物大多分布在枝晶间区域,且含量随着生长高度的增加逐渐增加。此外,由于定向凝固过程中晶粒的竞争生长,随着生长高度的增加柱状晶数量明显减少;在具有凸固液界面生长条件下晶粒表现为向近炉壁侧倾斜发散生长。     

熔体保温时间对类K445合金组织及硬度的影响

采用真空熔炼工艺制备类K445高温合金,研究熔炼保温时间对其铸态组织及硬度的影响。结果表明,熔体保温时间对合金的相种类没有影响,合金均由树枝状γ基体、弥散分布于基体的γ′相、枝晶间的γ＋γ′共晶、γ′′相、MC碳化物、少量M3B2硼化物等强化相组成;但随熔体保温时间的延长,枝晶尺寸先减小后增大,MC碳化物含量先减少后增多,γ＋γ′共晶和γ＇＇相含量先增多后减少;同时合金的硬度呈先升高后降低的趋势;保温30 min时枝晶最细小、γ＋γ′共晶和γ′′含量最多、MC碳化物含量最少,且平均硬度达到最高值HB381。     

应力时效对DZ125镍基合金组织演化及蠕变抗力的影响

通过蠕变性能测试,组织结构观察和晶格常数测定,研究应力时效对DZ125镍基合金组织演化与蠕变抗力的影响。结果表明:合金在980℃、90MPa近服役条件下的蠕变寿命是9714h;蠕变期间,样品中间区域的γ′相优先形成完整的筏状组织,在无应力的肩部区域,γ′相呈现串状形态;随应力时效时间延长至9714h,合金中筏状γ′相的厚度尺寸从0.4μm增加至1.8μm,合金中γ′、γ两相的晶格常数值增加,两相的错配度增大。其中,应力时效致使筏状γ′相粗化及错配度增大,可改善蠕变抗力,是合金在近服役条件具有较长蠕变寿命的原因之一。     

均匀化温度对K465合金组织与性能的影响

通过对K465镍基高温合金不同温度均匀化处理后的组织形貌观察及力学性能测试,研究了均匀化温度对K465合金显微组织及力学性能的影响。结果表明,在γ′相固溶温度以下(1160 ℃)均匀化后,γ′相尺寸较铸态大;在接近γ′相固溶温度(1210 ℃)均匀化后,合金中的γ′体积分数约为54%,尺寸均匀且立方化程度较高;在1260 ℃均匀化后,γ′相呈小颗粒状弥散分布,并且晶内出现胞状结构。随着均匀化温度的升高,合金的枝晶偏析情况减弱,碳化物由发达的骨架状逐渐转变为短棒状以及块状。热处理工艺为1210 ℃×4 h时合金具有最佳的综合性能。     

DZ125基合金蠕变期间组织演化及元素的定向扩散

通过蠕变曲线测试和显微组织形貌观察,结合元素扩散迁移率热力学计算,研究了完全热处理后DZ125定向凝固镍基高温合金在980℃蠕变过程中γ′相的演化规律.结果表明:合金完全热处理后并没有消除组织不均匀性,粗大的γ′相位于枝晶间区域,细小γ′相位于枝晶干区域.在980℃/200 MPa蠕变期间,合金枝晶干区域的γ′相经22...     

定向凝固铸造高温合金DZ125热处理工艺的研究

研究了一步和三步两种热处理工艺对DZ125合金组织及性能的影响。结果表明：采用三步热处理工艺可明显改善显著组织。1180℃预处理消除了合金中的低熔点相，有效地抑制了合金的初熔，提高了合金的固溶温度，随着固溶温度的提高，元素枝晶偏析减轻，共晶中的γ′相和初生的粗大γ′相固溶量增加，在随后的冷却和时效过程中析出较多细小γ′相，1100℃高温时效调整了细小γ′相的尺寸和形状，使合金中温，高温持久寿命比一步热处理有不同程度提高。     

熔体超温处理对镍基单晶高温合金γ＇相的细化作用

采用光学显微镜、扫描电镜等方法研究了熔体超温处理对镍基单晶高温合金γ＇相的影响。结果表明,随熔体超温处理温度由1500℃升高至1640和1780℃时,一次枝晶间距由177μm分别减小至150和125μm;枝间Ti富集程度降低,W的偏析程度减小。枝晶干和枝晶间γ＇相尺寸均减小,枝间γ＇相由不规则转变成立方形,同时枝间与枝干区域γ-γ＇错配度减小。     

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.     

热处理对一种新型增材制造镍基高温合金显微组织与拉伸性能的影响

本文研究了不同热处理工艺对一种新型增材制造镍基高温合金ZGH451组织性能的影响。结果表明,沉积态组织主要由外延生长的微细柱晶组成,枝晶间存在γ/γ＇共晶组织,合金中元素偏析造成了枝晶干与枝晶间处γ＇相尺寸差异,分别为100 nm和250 nm。不同热处理工艺合金的组织和性能存在一定差异：随着固溶温度由1180 ℃升高到1350 ℃,合金偏析程度逐渐减弱,直至1350 ℃发现初熔组织;随着一级时效温度由1050 ℃升高到1150 ℃,γ＇相的尺寸逐渐增大,形状由球状等不规则形状转变为立方状。综上,优化出适用于该合金的热处理工艺（HT2）,与沉积态合金相比,完全热处理后合金的晶粒尺寸明显增大,且消除了合金的偏析及γ/γ＇共晶,在1000 ℃拉伸变形过程中γ/γ＇界面形成致密的位错网,抗拉强度和屈服强度分别为520 MPa和269 MPa,延伸率为11%。