镍基高温合金GH4151的偏析及相析出行为

摘要：利用电子探针(EPMA)、场发射扫描电镜（SEM）及差热分析（DTA）研究了GH4151合金的元素偏析行为、铸态组织特征以及析出相种类,并对合金凝固过程进行讨论。结果表明：GH4151合金凝固过程中,W元素偏聚于枝晶干,Mo、Nb、Ti元素偏聚于枝晶间,Co、Cr、Al元素几乎不发生偏析,Nb、Ti元素偏析较重。GH4151铸锭心部为粗大的等轴晶,主要析出相包括强化相γ′相、一次碳化物、η相、（γ+γ′）共晶相以及Laves相,其中枝晶间分布的η相、（γ+γ′）共晶相和Laves相为低温脆性相在凝固末期形成,扩大了合金的凝固区间,从而导致合金热裂敏感性增加。     

Al-7.5Zn-1.6Mg-1.4Cu合金的均匀化处理

利用光学显微镜、扫描电镜、能谱分析、X射线衍射分析和差示扫描量热分析等研究了Al-7.5Zn-1.6Mg-1.4Cu合金铸态与均匀化态的显微组织演化与元素分布,确定了该合金的均匀化温度与过烧温度。结果表明,合金铸态组织中存在严重的枝晶偏析,经470℃保温24h后,枝晶网络变稀,共晶相与η相回溶至基体,偏析基本消除。470℃保温24h是该合金较为理想的均匀化工艺。     

新型超级奥氏体不锈钢654SMO偏析行为及均匀化工艺

利用Thermo-Calc热力学软件、金相显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)研究了超级奥氏体不锈钢654SMO铸锭的枝晶形貌、元素偏析、析出相等偏析和析出特征,根据合金相图和均匀化扩散动力学曲线提出了超级奥氏体不锈钢654SMO的均匀化处理制度。通过对不同制度均匀化处理后试样的枝晶形貌、残余偏析指数和析出相的分析并结合锻造试验验证,确定了超级奥氏体不锈钢654SMO的合理均匀化工艺。结果表明,超级奥氏体不锈钢654SMO在凝固过程中钼元素偏析最严重,铸锭中心偏析程度大于边缘;钼主要偏聚于枝晶间并促进σ相析出。经1 280℃均匀化处理16 h后,元素偏析基本消除,枝晶充分消融,析出相充分回溶,热塑性得到了显著提升。     

GH742合金钢锭的组织及偏析的消除

研究了GH742合金钢锭的显微组织、初熔点、元素偏析及其消除办法.研究表明,钢锭原始铸态组织基体γ中有大量γ'相,枝晶间存在少量γ/γ'共晶相、针状金属间化合物(Ni3Nb)、白色块状镧化物和部分骨架状碳化物.初熔点在1130～1160℃之间.钢锭经1135℃×24h均匀化处理可消除枝晶偏析,使组织均匀.     

GH742y合金的铸态组织及铸态偏析的改善

 研究了GH742y合金铸态组织、强化相的溶解和析出规律、合金相组成、元素偏析及其改善偏析的方法,并采用物理化学相分析的方法确定了该合金析出相的类型、数量和强化相γ′的粒度分布。结果表明：铸态下,GH742y合金中存在γ′、Nb(C,N)及VC(痕量)相。其中γ′相的质量分数高达426%。采用1 140 ℃×40 h以上或1 190 ℃×24 h的高温均匀化处理后,可以明显减轻枝晶偏析,获得较均匀的组织。     

钴基高温合金GH5605铸态组织及高温扩散退火过程中元素再分配

利用光学显微镜(OM)、场发射扫描电子显微镜(FESEM)、能谱分析(EDS) 并结合热力学及动力学计算结果对采用真空感应熔炼和电渣重熔二联工艺生产的GH5605合金电渣锭的枝晶形貌、元素偏析和析出相进行分析.探索了合金的高温扩散退火制度并结合差示扫描量热仪(DSC) 和热压缩模拟实验分析高温扩散退火前后的合金特征.结果表明: GH5605合金中的枝晶和元素偏析情况较轻, 主要偏析元素是Cr和W并在枝晶间处偏聚, 电渣锭中的主要析出相包括奥氏体、晶界M₂₃C₆以及晶内和晶界处的奥氏体与M₂₃C₆板条状共晶相.经1210℃/8 h扩散退火处理后枝晶和元素偏析基本消除, 共晶相基本回溶.      

新型铸&锻GH4198合金组织特征及偏析行为

采用真空感应+电渣重熔连续定向凝固双联工艺制备新型铸锻GH4198合金定向凝固铸锭。利用场发射扫描电镜(FESEM)、能谱(EDS)、电子探针(EPMA)研究和分析了合金的铸态组织特点、凝固偏析行为、均匀化热处理制度,并对合金凝固过程进行了讨论。结果表明:采用电渣重熔连续定向凝固技术制备的铸锭可消除常见的中心等轴晶区而呈现发达的柱状晶组织,R/2处柱状晶的轴向偏离角度小于20°。GH4198合金在凝固过程中,Al,Mo,Ti,Nb和Ta等元素主要在枝晶间偏析;W,Cr和Co等元素主要偏析在枝晶干;铸锭边部元素偏析系数更低,心部和二分之一半径处(R/2)的元素偏析系数相当。铸态合金中主要析出相为γ′相,一次碳化物,共晶相及其凝固前沿的η相、硼化物相和富锆相。经过均匀化热处理后共晶相、η相、硼化物和锆化物相可彻底回溶至基体,采用最高台阶温度为1195℃保温12 h的均匀化热处理制度后各元素扩散充分。     

Cu-Ni-Al系合金铸态组织研究

对Cu-Ni-Al系合金的铸态组织进行研究,使企业更好地认识和了解Cu-Ni-Al系列合金,进而更好地开发利用该合金.采用金相显微镜、扫描电子显微镜和能谱仪,对Cu-Ni-Al和Cu-Ni-AlTi合金进行观察和分析.结果表明:Cu-9.0Ni-1.4Al合金铸态组织中枝晶组织与偏析区(Ni3Al)界限十分明显,且枝晶组织比较粗大.而Ti的加入促使Ni和Cu的分布变得均匀,并且Ti的加入使合金中有魏氏体产生,致使合金的力学性能降低,减小了合金的变形能力,导致Cu-9.0Ni-1.4Al-0.5Ti合金在热轧时有开裂的现象发生.并且能谱分析显示Ni3Al存在于枝晶中和枝晶间,说明Ni3Ti的稳定性较好,在高温时就有Al3Ti形成,在固溶扩散过程中,Ni3Ti被排挤到枝晶之间,形成第二相.     

Haynes282耐热合金铸态组织及锻后析出相研究

Haynes282合金是700℃超超临界发电机组高温段转子和气缸等构件的首选材料。Haynes282合金铸件组织控制和锻件析出相调控,是相关产品生产工艺制定的难点。以Haynes282为研究对象,通过金相、SEM、EDS等方法,对Haynes282合金电渣重熔后的铸态组织以及锻造后的析出相特性进行系统表征。结果表明,Haynes282合金的枝晶尺寸对冷速非常敏感;电渣锭心部的二次枝晶臂间距要大于表层的,分别为72μm和56μm。枝晶臂和枝晶间元素Al、Cr、Co的偏析系数接近1,元素Mo和Ti的偏析系数较大,Ti的偏析系数超过了1. 7;铸锭心部的偏析比表层略大。经过1 150℃均匀化8 h的热处理和锻造,基本消除了合金中的元素偏析;锻后在晶界上断续分布的第二相主要为富Mo和Cr的M_(23)C_6。     

2024铝合金的均匀化热处理研究

采用光学显微镜(OM)、差热分析(DSC)、扫描电镜(SEM)、能谱分析(EDS)和X射线衍射(XRD)等方法,研究2024铝合金铸态与均匀化态的显微组织演化和成分分布。结果表明:2024铝合金的铸态组织枝晶偏析严重,在晶界存在很多低熔点共晶相,Cu,Mg和Mn元素在晶内及晶界分布不均匀;经过均匀化处理后,合金组织中的非平衡相逐渐溶解,各组元分布趋于均匀;该合金的过烧温度为503.1℃,合理均匀化制度为495℃,24 h,该制度与均匀化动力学方程得到的结论基本一致。     

2D70耐热铝合金铸态组织研究

利用光学显微镜、扫描电子显微镜、能谱分析、X射线物相分析、透射电子显微镜研究了2D70耐热铝合金半连续铸锭的铸态组织.研究结果表明:2D70耐热铝合金铸态组织为粗大枝晶组织,枝晶间蜂窝状共晶相为AL,A12CuMg/A12Cu,合金中含有大量块状相和条状相,能谱分析显示为含Fe,Ni相,铸态合金中Cu,Fe,Ni元素偏析严重.合金铸态相主要为а(Al),S(Al2CuMg),0(Al2Cu),Al7Cu2Fe,Al7Cu4Ni,Al9FeNi相.     

Phase precipitation and segregation behavior of nickel based superalloy GH4151

The element segregation behavior, as cast microstructure characteristics and precipitation phase types of GH4151 alloy were studied by electron probe microanalysis (EPMA), field emission scanning electron microscopy (SEM) and differential thermal analysis (DTA), and the solidification process of the alloy was discussed. During the solidification of GH4151 alloy, element W is segregated to the dendrite cores, elements Mo, Nb and Ti are segregated to the interdendritic regions, and elements Co, Cr, Al are not segregated, elements Nb and Ti are biased more heavily. The core of GH4151 ingot is coarse equiaxed grains, whose main precipitated phases include γ′, MC carbide, η phase, (γ+γ′) eutectic phase and Laves phase. At the end of solidification, low temperature brittle phases such as η phase, (γ+γ′) eutectic phase and Laves phase are formed, which enlarge the solidification range and increase the hot cracking sensitivity of the alloy.     

大直径铝锭热顶铸造中超声施振深度的细晶机制

在直径为650 mm的铝合金热顶半连续铸造过程中施加双源超声振动系统, 研究3种超声辐射杆浸入深度对铸锭宏观凝固组织的影响.基于铝合金铸锭凝固组织形貌的检测结果以及ANSYS等有限元软件对铸造过程中声场的仿真结果, 深入探讨了超声辐射杆在不同的施振深度下对铝合金铸锭凝固组织细化机制的影响.结果表明: 随着超声辐射杆施振深度的增加, 铸锭截面组织整体进一步细化, 晶粒形状由发达的枝晶变为等轴枝晶; 由于超声辐射杆端面以及柱面存在几个固定位置处振动波峰, 在铝熔体中不同的超声施振深度下存在不同的超声空化范围, 进而导致凝固组织的细化机制也不同.      

大尺寸GH4742合金铸锭夹杂物及析出相分布特征

为明确大尺寸GH4742合金铸态组织中析出相和夹杂物的分布特征,采用扫描电子显微镜、金相分析及电解腐蚀等方法,分析了φ660 mm锭型GH4742合金中夹杂物和析出相的组成、形貌及数量.结果 显示,合金铸锭中的夹杂物主要有SiO2、CaO、Al2O3-SiO2、CaO-SiO2及碳氮化物.合金中夹杂物数量密度为14.7...     

5%Si高硅奥氏体不锈钢元素偏析及均匀化处理

 高硅奥氏体不锈钢由于高含量硅元素的加入使其具有优异的耐高温腐蚀性能和较低的成本,在制酸行业有着潜在的应用价值。然而,该合金中高含量硅元素的加入会促进凝固过程中溶质再分配,进而造成显著的元素偏析,最终导致合金内部产生枝晶组织和大量的有害相。对铸锭组织进行均匀化处理能够有效消除枝晶与元素偏析,促进析出相回溶和枝晶消融,从而改善材料的热塑性,有效应对热变形开裂问题。因此,采用金相显微镜(OM)、扫描电镜能谱分析(SEM/EDS)、电子探针(EPMA)、JMatPro软件计算等方法,研究了实验室条件下制备的5%Si高硅奥氏体不锈钢铸锭的显微组织和元素分布状态,通过残余偏析指数、扩散动力学计算并结合均匀化处理试验验证,最终确定了5%Si高硅奥氏体不锈钢合理的均匀化处理工艺。结果表明,5%Si高硅奥氏体不锈钢凝固过程中钼元素偏析最为严重,通过残余偏析指数模型计算得到的均匀化动力学方程可用来指导该成分合金的均匀化处理工艺;5%Si高硅奥氏体不锈钢经过1 150 ℃×12 h均匀化处理后,铸锭内枝晶消融,元素偏析基本消除,析出相与铁素体回溶到基体中,合金转变为全奥氏体组织,热塑性得到改善;当加热温度达到1 250 ℃时,合金出现过烧现象,晶界开始熔化。     

高频拉铸工艺对锡磷青铜铸坯品质的影响

研究了生产锡磷青铜采用短节距、高频率以及二次反推的牵引制度的高频拉铸工艺.结果表明:高频拉铸工艺可以细化铸锭晶粒、减少成分偏析和枝晶偏析,得到成分均一、组织均匀的优良铸锭,可减少后续加工的缺陷发生率,提高了生产效率.     

低碳Fe--Mn--Si--Al系TWIP钢的显微偏析行为

利用电子探针对实验室以及工厂冶炼的低碳Fe-25Mn-3Si-3Al TWIP钢的显微偏析进行系统性检测.结果表明:该TWIP钢的实验室铸锭和工厂AOD电极锭具有明显的枝晶偏析,其中AOD电极锭的偏析程度更高,Mn和Al的最大偏析量分别高达6.8%和2.4%;AOD电极锭经电渣重熔后晶界偏析显著,偏析程度并没有得到明显减轻;最后经工厂高温锻造成型后的锭坯中晶界偏析得到改善.合金成分高和结晶温度间隔宽是产生较大显微偏析的主要原因.该TWIP钢的所有试样均呈相同的偏析规律,Mn为负偏析,Al和Si呈正偏析,且Al的偏析程度最高.通过Thermo-Calc对该TWIP钢的溶质分配系数进行计算,发现Mn和Al理论预测的显微偏析规律与实验所得的规律完全相反.通过实验验证,得出Si含量是影响Mn和Al偏析规律的决定性因素.      

铸锭均匀化退火对2A12合金薄壁管冷加工性能的影响

2A12合金铸锭如果不进行均匀化退火或均匀化不充分 ,生产薄壁管时 ,管坯在冷拔前打头时端头破碎严重 ,　　打头困难 ;在冷轧管时端头破裂严重 ,管材表面易出现横向裂口。分析认为 ,其主要原因是铸造时的不平衡结晶所产生的锰偏析、镁偏析 ,没有得到有效的消除。