长期时效对镍基合金的组织及高温拉伸性能的影响

研究了一种新型镍基合金在750 ℃、800 ℃、850 ℃长期时效过程中的高温拉伸性能与组织变化的关系.利用扫描电子显微镜对合金长期时效过程中的显微组织、高温拉伸断口进行了观察和分析.结果表明,该合金在750～800 ℃时效有针状TCP相析出;在750 ℃时效时,随着时效时间的延长,TCP相的析出量呈增加趋势且尺寸不断长大,当时效温度达到800 ℃后,随时效时间的增加TCP相的析出量先增加后减少,最后消失.另外,在长期时效过程中由于γ＇相析出的数量变化不大,750 ℃高温拉伸强度基本保持不变;合金的塑性与TCP相的析出有关,同时受到γ＇相尺寸及晶界碳化物析出的综合影响.试验合金的750 ℃高温断裂基本呈韧性断裂.     

长期时效对一种新型镍基合金的组织及持久性能的影响

研究一种新型镍基合金在750、800、850℃长期时效（500—2000h）过程中的组织变化及其对750℃／510MPa持久性能的影响。用扫描电子显微镜对合金显微组织及持久断口进行观察。结果表明：在750—800％时效该合金有针状TCP相（拓扑密排相）析出,随其析出量的增加,合金基体的强度降低,合金持久断裂趋于从沿晶断裂转为穿晶断裂;800％、850％经不同时间时效处理,1000h处持久强度最低,这与γ’相尺寸变化有关;随时效温度的升高,试验合金750℃／510MPa的持久激活能降低,持久强度下降。     

一种单晶镍基合金热处理期间的组织演化与分析

通过对一种单晶镍基合金的差热曲线分析和不同条件热处理后的组织形貌观察，结合有限元分析，研究了合金中‘γ’相在热处理期间的组织演化规律。结果表明：实验用合金的热处理‘窗口’是48℃，在1300℃γ，相有最大的溶解速度，1040℃析出的γ’相最为稳定；确定出该合金的热处理工艺为1280℃，4h，AC＋1300℃，4h，AC＋1040℃，4h，AC＋870℃．24h,AC.一次时效期间，在界面能和共格应变能的作用下，γ’相长大呈立方体形貌；二次时效期间。γ’相略有长大，立方度增加，排列更加规则。其中，时效期间，共格界面的γ’相按“台阶机制”优先沿（100）取向扩散生长呈立方体形貌，而晶格错配应力的对称分布是使立方γ’相得以稳定存在的主要原因。     

一种新型镍基高温合金长期时效后的组织和性能

研究了一种新型镍基高温合金在不同温度下长期时效后的组织及冲击韧性、硬度等性能．结果表明，合金在593℃和704℃时效l000h后，主要析出相是γ′和MC，在704℃以上又析出了M23C6．合金在750℃时效l000h后晶界处开始析出η相，而在849℃时效l000h后晶内出现了大量的片状η相，呈魏氏体分布．γ′相随时效温度的增加生长迅速，且在849℃时效l000h后出现回溶．没有发现σ等脆性相的出现．随着时效温度的提高，合金的冲击韧性下降，由韧性断裂变为脆性断裂．室温显微硬度随时效温度的提高而降低，主要由γ′的长大所致；合金在标准热处理条件下的高温显微硬度高于室温显微硬度．     

高温时效对高温镍基合金沉淀强化的影响

研究了750～1050℃下长期时效对Ni3Al基高温合金沉淀强化的影响.结果表明:镍基高温合金在不同温度时效处理一定时间后,γ'沉淀强化相呈球形分散在γ基体上,随时效温度升高,γ'沉淀相微粒粗化,合金屈服强度降低,拉伸塑性提高.随着时效时间的延长,合金的屈服强度增大,但当时效时间超过1000 h之后,屈服强度和伸长率开始下降.Ni-Al合金的性能和沉淀相的颗粒大小、分布、体积分数及粗化速率等因素有关.     

长期时效对一种镍基合金的组织与性能影响

研究了一种镍基合金USC141在700℃长期时效过程中组织与性能的变化。结果表明,随时效时间延长,合金的室、高温强度一直保持在较高水平,而晶界碳化物的长大粗化以及逐渐连续成链状,会使得合金的塑性和韧性逐渐下降。时效过程中,合金中M_(23)C_6的析出量缓慢增加,而合金中M_6C型碳化物的演变过程包括3个阶段:(1)M_6C→M_(12)C转变阶段,主要由Mo和Ni元素的扩散进入引起,碳化物总量显著增加;(2)碳化物稳定阶段,碳化物类型以及析出量变化不大;(3)M_(12)C进一步析出、粗化阶段,主要由Mo元素的扩散进入引起,晶内新析出呈薄片状的M_(12)C碳化物。合金中的γ′相的析出行为也包括3个阶段:(1)γ′相快速析出长大阶段,同时颗粒大小趋于均匀化;(2)γ′相缓慢析出长大阶段,γ′相的尺寸和析出量缓慢增加;(3)γ′相粗化、融合阶段,相邻较小尺寸的γ′颗粒接触后融合成较大尺寸γ′颗粒,使得部分γ′相颗粒明显粗化以及总体颗粒尺寸的分布散度显著增加。     

铌对镍基合金组织与性能的影响

研究了铌对燃气轮机用镍基合金组织和性能的影响。结果表明 ,铌能提高镍基合金的强度和硬度 ,同时也能提高镍基合金的塑性和韧性 ,但铌含量 >2 %时 ,强度增加缓慢 ,塑性和韧性急剧下降。铌主要是通过时效析出强化相γ′,细化γ相晶粒和使晶界析出链状分布的M2 3C6 相而使镍基合金性能改善的     

Nb对镍基合金时效硬化曲线的影响

研究了Ｎｂ对燃气轮机用镍基合金时效硬化曲线的影响。结果表明，无Ｎｂ和含Ｎｂ合金均在７５０℃×１６ｈ时效达到最佳时效硬化效果。含Ｎｂ合金在所有温度下的时效硬化曲线都高于无Ｎｂ合金。Ｎｂ主要是通过使γ数量增加、γ颗粒尺寸增大、γ相成分复杂化以及使晶粒细化和晶界Ｍ２３Ｃ６呈链状分布等起到硬化作用的。但含Ｎｂ镍基合金不宜在高温下长期使用，以避免无时效硬化作用的η相析出。     

一种试验第三代单晶高温合金1100℃长期时效组织演化

通过1100℃长期时效100-800小时,研究了一种试验第三代单晶高温合金组织演化规律,结果表明：随着时效时间的增加,枝晶干γ‘相逐渐变得粗大和不规则;而枝晶间γ’相形貌则随着时效时间的延长呈规则立方、合并长大、筏排化规律演化。枝晶干与枝晶间这种不同的γ‘相演化规律主要由合金元素的偏析造成。时效300小时后,枝晶干析出了少量的针状TCP相,随着时效时间增加,枝晶干处TCP相析出量增加;枝晶间直到800小时仍未发现TCP相析出;TEM和EDX分析表明析出相为σ相,富含Re、W元素。     

一种含Re单晶镍基合金的组织结构与蠕变性能

通过组织形貌观察及蠕变曲线测定,研究了一种含Re镍基单晶合金在高温的蠕变行为。结果表明,合金经完全热处理后的组织结构是立方γ′相以共格方式嵌镶在γ基体中。在试验的温度和应力范围内,与无Re合金相比较,含Re合金有较好的蠕变抗力及较长的蠕变寿命,并测算出合金在稳态期间的蠕变激活能与应力指数。通过分析位错攀移越过筏状γ′相及影响合金应变速率的因素,研究了合金在稳态蠕变期间的变形机制,其中,元素Re溶入γ基体后可有效阻碍位错运动,降低合金的应变速率,是使合金具有较低应变速率和较长蠕变寿命的主要原因。     

一种含Re单晶高温合金的拉伸断裂行为

研究了Re对单晶高温合金拉伸、持久性能的影响及含Re单晶的拉伸断裂特征。拉伸性能试样采用[001]取向单晶制备，应力轴方向平行于单晶[001]取向，采用扫描电镜观察断口形貌。实验结果表明：Re的加入降低了单晶短时拉伸延伸率，但能提高单晶的高温持久断裂延伸率；含Re单晶室温拉伸表现为滑移开裂特征；高温拉伸断裂失效机制为变形不均匀的蠕变断裂；高温持久断口表现为典型的塑性断裂特征，变形均匀。     

Haynes 230合金热变形组织演化规律研究

采用Thermecmastor-Z型热模拟机对Haynes230合金进行变形温度为950~1250 ℃,应变速率为0.001～10 s-1范围内的高温压缩试验,并利用OM和TEM分析研究了热变形组织演化特征和动态再结晶形核机制。结果表明：动态再结晶晶粒尺寸和体积分数随着变形温度的升高而增大和增多,随着应变速率的升高而变小和减少;晶界弓出是合金动态再结晶的主要形核机制,项链组织在热变形组织演化过程中起着重要作用;动态再结晶稳态晶粒尺寸Dss与Z参数之间符合幂函数关系     

Nb-Ti-Si基超高温合金的组织演化分析

研究了不同凝固速率下Nb-Ti-Si基新型超高温合金的组织演变。结果表明,Nb-Ti-Si基超高温合金由NbSS、α(Nb,X)5Si3和γ(Nb,X)5Si3组成。共晶胞的等效直径和共晶组织的层片间距随着凝固速率的增大而减小。定向凝固试样进入稳态区后的固/液界面演化过程为胞枝状→树枝状→胞枝状。     

Re、Ta对第二代定向柱晶合金中初生碳化物形成与分解的影响

采用差热分析(DSC),扫描电镜(SEM),能谱分析(EDS)及X射线衍射(XRD)技术对不同Re、Ta含量的3种合金中MC碳化物的形成与分解进行了研究.结果表明,3种合金的骨架状MC为共晶反应生成,Ta的加入缩小MC中W的含量及不同凝固阶段生成的MC中W含量的差别,促进骨架状MC形成,提高MC形成温度并大幅提高MC的热稳定性.Re不进入MC碳化物,Re的加入可降低MC形成温度并促进μ相从MC周围过饱和的γ基体中析出,进而诱发MC不稳定分解.     

近平衡与亚快速凝固条件下K424高温合金组织演化规律研究

采用差示扫描量热仪与铜模喷铸技术,研究了较宽冷速(0.17~100 K/s)范围内K424镍基高温合金的近平衡与亚快速凝固行为。利用光学显微镜、扫描电镜及能谱分析仪对不同冷速作用下K424合金γ基体相、γ′沉淀相、MC碳化物及共晶组织进行了表征,并对平均二次枝晶间距进行了定量分析。结果表明：冷速的提高有效细化了初生γ相,二次枝晶间距由0.17 K/s时的84 μm显著下降到100 K/s时的5 μm, 同时导致γ′沉淀相的析出时间缩短,平均晶粒尺寸下降。亚快速凝固条件下所形成的过饱和固溶体在后续加热过程中发生沉淀相析出。枝晶组织的细化与溶质截留的发生,降低了凝固过程中成分偏析,有利于γ+γ′共晶相及碳化物尺寸的下降。     

长期时效对一种镍基单晶高温合金组织演化及持久性能的影响

研究了长期时效对一种镍基单晶高温合金显微组织及持久性能的影响。结果表明:800℃时效1000h后,γ′相仍保持立方体形态;980℃时效1000h、1010℃时效500h后,γ′相逐渐连接形筏。980℃时效500h、1010℃时效100h后,μ相以针状和颗粒状形态逐渐析出,980℃时随时效时间延长,μ相逐渐增加,1010℃时随时效时间延长,μ相先增加后减少。800℃长期时效后合金的持久寿命变化不大,980,1010℃时随时效温度升高和时效时间延长,合金的持久寿命递减。     

一种[011]取向镍基单晶合金拉伸蠕变中的组织演化

在1040℃,137MPa下对[011]取向镍基单晶合金进行蠕变曲线测定,采用SEM观察热处理及蠕变后样品不同晶面的组织形貌,研究了[011]取向镍基单晶合金在蠕变期间的组织演化特征,并分析了组织演化的规律及影响因素。结果表明:取向差为4°的[011]取向镍基单晶合金经完全热处理后,组织是立方γ′相以共格方式嵌镶在γ基体相中,并沿<100>取向规则排列;在拉伸蠕变期间,合金中γ′相转变成与[001]取向平行的纤维状筏形组织。由于施加拉伸载荷,使立方γ′相中的(100)晶面及γ基体相承受挤压力,可排斥较大半径的Al、Ta原子,而在(001)晶面产生较大的晶格扩张应变,可诱捕较大半径的Al、Ta原子,因而促使γ′相沿[001]取向定向生长成为纤维状筏形组织。在外加应力作用下,不同晶面γ′/γ两相界面的应变能密度变化是促使发生元素扩散和γ′相定向粗化的驱动力。