核电用GH4169合金棒材315℃高周疲劳性能

采用轴向力控制方法测试了核电堆芯用GH4169合金棒材在315℃下的高周疲劳性能。采用两种数据据统计分析方法得出GH4169棒材315℃下高周疲劳强度平均值相近,为662 MPa,由此得出了不同存活率下合金的条件疲劳极限。试验测定315℃下棒材的S-N曲线符合lgN=9.457-0.003S方程。660 MPa和900 MPa应力幅下疲劳断口形貌SEM观察表明:660 MPa下,棒材疲劳裂纹萌生于试样表面的缺陷,900 MPa下裂纹萌生于棒材近表面夹杂处。沿着裂纹扩展方向,裂纹扩展区分布有典型的外凸疲劳条纹,660 MPa下GH4169合金棒材的疲劳断裂特征是延性断裂,而900 MPa下是韧窝和准解理的混合断裂。     

固液混合铸造Al-10Mn合金坯料的挤压

采用固液混合铸造技术制备了Al-10Mn合金坯料,将坯料进行热挤压加工,研究了加热温度对挤压加工的影响及传统铸造、固液混合铸造以及固液混合铸造坯料的热挤压加工制备的Al-10Mn合金的显微组织和力学性能。结果表明:固液混合铸造合金的析出相细小、均匀、圆整,抗拉强度提高到130 MPa,热挤压后合金的抗拉强度增加到181 MPa;当坯料加热温度为600℃时,挤压加工的合金具有最好的力学性能和较为均匀的显微组织;当坯料加热温度为570℃时,坯料则不能顺利挤出;而当坯料加热温度高于610℃时,合金力学性能大幅降低。     

锻压工艺对汽车镁合金棒材性能的影响

采用不同的坯料加热温度、模具温度和锻比对汽车用AZ80镁合金棒材进行了锻造,并进行了不同温度下的力学性能测试与分析。结果表明,随坯料加热温度从440℃提高至480℃或锻比从5增大至9,棒材的抗拉强度、屈服强度和断后伸长率均先增大后减小;随模具温度从320℃提高至360℃,棒材的抗拉强度和屈服强度均先增大后减小,断后伸长率先增大后基本不变。坯料加热温度优选为470℃、模具温度优选为350℃、锻比优选为8。     

三联熔炼GH4169合金大规格铸锭与棒材元素偏析行为

采用真空感应熔炼+保护气氛电渣重熔+真空自耗重熔三联熔炼方法制备大规格GH4169合金铸锭,利用SEM、TEM、EPMA和EDS分析了大规格GH4169高温合金自耗锭(直径508 mm)与棒材(直径240 mm)不同部位的典型元素含量和析出相特征。结果表明:大规格铸锭中Al元素偏析程度较轻,而Nb、Ti和Mo元素偏析较重,枝晶间凝固时析出较多的MC相、Laves相和δ相等。经过两阶段高温均匀化处理和开坯锻造后,GH4169棒材内无"黑斑"、"白斑"等宏观偏析,元素微观偏析也被基本消除。结合计算仿真,进一步对比分析了三联熔炼GH4169与Inconel 718合金棒材的化学成分均匀性,发现国产GH4169存在元素的区域偏析,其棒材的典型元素样本方差值(能够体现区域元素偏析程度)与Inconel 718棒材相比存在差距。这种区域元素偏析对国产三联熔炼GH4169棒材的力学性能(如硬度等)波动性造成一定程度的影响。通过精细控制熔炼过程参数,优化均匀化热处理和锻造工艺,有助于进一步降低GH4169合金大规格棒材的区域元素偏析。     

GH4169合金零件的冷挤压成形工艺

提出了一种GH4169合金零件冷挤压成形的工艺路线,以达到提高零件力学性能、降低生产周期和成本的目的。通过试验,总结出一套专门用于GH4169合金零件冷挤压成形的坯料表面处理方案,经过此方案处理后,坯料对润滑剂的吸附能力得到明显提升,降低了坯料与模具间的摩擦力,起到了很好的保护润滑作用。采用分步优化的方法,设计并优化了冷挤压模具结构,大幅度提高了模具寿命。最终,通过冷挤压试验,成功挤压出性能优良的GH4169合金零件,其变形程度最高可达62%,抗拉强度可提高至1773 MPa,较冷挤压前提高约1倍。证明了GH4169合金零件冷挤压成形工艺的可行性和优越性。     

加热温度与保温时间对GH4169合金晶粒度的影响规律研究

采用光学显微镜和扫描电镜观察分析GH4169合金析出相和晶粒尺寸,研究不同加热温度和保温时间对GH4169合金晶粒度的影响规律及析出δ相的相关作用,为锻造和热处理工艺提供依据。     

GH907合金自由锻环形件混晶组织的分析及改进

针对GH907合金自由锻环形件组织不均匀的问题,分析了原材料和锻造过程对锻件组织的影响,提出了改进措施。加热温度偏高、终锻变形量偏小、终锻温度偏低是导致锻件不均匀组织的主要原因,原材料的混晶组织会加剧锻件的组织不均。采用软包套保证终锻温度,将坯料的高径比提高到1.8,将棒材直径减小到155 mm,将环坯加热温度降到1050℃,终锻变形量提高到35%,此时锻件的组织均匀性明显改善,力学性能有一定提高。     

高温合金GH4169真空扩散连接工艺

采用真空直接扩散以及加镍中间层对高温合金GH4169进行了连接,阐述了扩散连接工艺参数对接头界面和接头力学性能的影响,以孔隙的多少作为评价指标来说明工艺参数对接头的影响.GH4169的直接扩散连接,升高加热温度、延长保温时间和增大连接压力均会不同程度的使界面的孔隙数目减少、尺寸变小.连接温度1 100℃,保温时间90 min,连接压力40 MPa时,扩散孔隙基本消失,接头平均抗拉强度达到658MPa.采用镍中间层对GH4169进行扩散连接,接头塑性得到改善,接头抗拉强度得到明显提高;连接温度990℃,保温时间75 min,连接压力15 MPa时,接头抗拉强度达到840 MPa.     

半固态AlSi7Mg合金坯料连续制备和触变成形研究

系统研究了半固态AlSi7Mg合金连铸坯料的制备和触变成形。研究表明:在电磁搅拌下,制备出半固态AlSi7Mg合金连铸坯料,合适的连铸速度为1.5～3 mm/s;半固态AlSi7Mg合金坯料的合适加热温度为580～590℃;在模具温度100～300℃和比压15～25 MPa条件下,触变锻造出汽车制动总泵体和比例阀毛坯。     

难变形金属L截面型材挤压过程有限元模拟

采用数值模拟方法对镍基高温变形合金(GH4169)、不锈钢(AISI316)L形截面的型材挤压过程进行热力耦合分析发现:随着挤压速度增加,挤压速度对挤压力影响越显著;初步得到模具的最佳预热温度。正交实验研究表明:GH4169合金中,挤压工艺参数对坯料温升影响的顺序为,挤压速度最大、坯料温度次之、模具预热温度最小;挤压比对挤压力影响显著。获得GH4169合金L形型材挤压较优工艺方案为:挤压温度1060℃,模具预热温度450℃,挤压速度50mm/s。     

GH4169合金真空扩散连接接头的组织和性能

采用真空扩散连接技术对GH4169合金进行了焊接,分析了GH4169合金接头界面结构及扩散连接工艺参数对界面扩散孔隙及接头力学性能的影响.结果表明,GH4169直接扩散连接,在连接温度为950~1 150℃的范围内,随着温度的升高,连接时间的延长和连接压力的增大,界面的扩散孔隙数目逐渐减少,尺寸逐渐变小,接头抗拉强度达到658 MPa,但接头依旧有不连续的孔洞存在.采用铜中间层进行GH4169的扩散连接时,在界面处有固溶体层生成,接头抗拉强度得到明显的提高,最高可达745MPa.     

等温锻用GH4169合金的组织性能研究

采用室温拉伸、高温拉伸和高温持久的方法,对变形GH4169合金进行了力学性能测试、金相组织研究和断口形貌分析.得出结论:随着温度的升高,GH4169合金的晶粒内碳化物、δ相和夹杂都有增多的现象,到750℃后,针状碳化物稍微变粗,并有聚集成团的趋势;抗拉强度δb和屈服强度δo.2随着温度的升高而下降;延伸率δ和断口收缩率δ随着温度的升高先是下降,到750℃后急剧上升.变形GH4169合金在中温下具有较高强度,较好塑性.在800℃以下可作为等温锻造模具材料.     

航天用GH4169高温合金棒材心部开裂原因分析

为了分析航天用GH4169棒材在锻造中开裂的原因,本文对开裂棒材进行了形貌观察、断口分析、能谱分析及化学成分检测等。确定了棒材开裂原因,对失效机理进行了分析。结果表明:该GH4169棒材在锻造中由于温度过高导致心部过烧引起脆性断裂。     

GH4169合金细长轴锻件局部锻造成形工艺研究

研究了GH4169合金细长轴类锻件局部锻造成形工艺,分析了锻件不同部位的组织演变规律。结果表明,为了避免加热过程晶粒的快速长大,提高不同变形区域内组织的均匀性,合金锻造加热温度应为970℃,整体加热方式能够避免局部加热时魏氏组织的形成。通过分析细长轴类锻件成形工艺特点及锻造难点,并充分利用合金的热加工工艺特征,采用卧锻机局部镦锻成形工艺成功制备出长度超过850 mm的GH4169合金细长轴类锻件,且锻件晶粒尺寸与δ相分布整体上呈现较为均匀的特征。     

基于DEFORM-2D的GH4169合金涡轮盘的热模锻残余应力研究

在GH4169合金涡轮盘的实际锻造过程中会产生残余应力,影响涡轮盘的完整性与机械性能。为此使用DEFORM-2D软件对某GH4169合金涡轮盘的热模锻过程进行了数值模拟,获得了涡轮盘上的残余应力分布特征。同时,使用XRD(X射线衍射)测试全尺盘表面残余应力,并与DEFORM-2D模拟结果进行对比,两者结果较为接近,DEFORM-2D模拟结果较为理想。然后,以正交实验对涡轮盘的热模锻工艺进行优化,并分析了不同工艺参数对涡轮盘热模锻残余应力的影响。结果表明,当坯料温度为1100℃,模具温度为1050℃,变形速率为2 mm·s~(-1),摩擦系数为0.2时,可以获得残余应力较小的涡轮盘。涡轮盘的残余应力主要集中在径向方向,轮毂、轮芯表面以及轮缘的过渡圆角处残余应力较大,易发生开裂。坯料温度对涡轮盘锻造残余应力的影响最大,其次为模具温度,而变形速率和摩擦系数的影响较小。     

等温锻造GH710合金组织与性能

为解决GH710合金普通锻造时变形困难、组织性能不均匀的技术问题,开展了GH710合金等温锻造工艺研究.对等温锻造GH710合金变形性能、微观组织和力学性能进行了分析,结果表明,等温锻造工艺可有效改善GH710合金变形性能、细化晶粒组织、提高合金力学性能.GH710合金经1100 ℃变形量为50%和70%的等温锻造后,均具有良好的力学性能,特别是其持久性能得到大幅度提高,815 ℃缺口持久性能达到100 h之上,980 ℃光滑持久性能达到80 h之上.采用等温锻造工艺研制出了Φ240 mm的GH710合金涡轮盘模锻件,锻件外观完整、晶粒组织细小均匀,力学性能稳定,等温锻造工艺是制备GH710合金细晶涡轮盘的理想工艺.     

大型GH4169合金锻造棒组织缺陷分析

采用真空感应-气氛保护-真空自耗“三联冶炼技术”制备了GH4169合金,经锻造和标准热处理后,采用扫描电镜和X射线衍射分析GH4169合金大棒材的组织缺陷,统计分析并模拟了组织缺陷的变化规律.结果 表明,GH4169合金锻件晶粒度细小,含有δ相、γ'相、γ'相、MC碳化物相,从棒材的心部到边缘合金中MC碳化物相峰高...     

高温合金GH4169管材包套挤压工艺及组织性能研究

确定了高温合金GH4169管材挤压成形工艺参数,分析了GH4169管材挤压力的参数变化规律.分析了管材挤压对组织性能的影响.研究结果发现:合理的挤压工艺参数范围是坯料温度1080～1100℃,模具预热温度350～500℃,挤压比7～14,采用玻璃润滑剂.挤压管坯组织状态与挤压前组织状态相比,得到明显改善,挤压前平均晶粒尺寸是150 μm,挤压后平均晶粒尺寸是50 μm.采用包套挤压技术、组合凹模挤压技术、引导式管材包套挤压技术等对高温合金管材挤压成形进行了实验研究,加工出了合格的GH4169管材坯料.     

Nb-7Ta合金再结晶退火温度研究

研究了退火温度对棒材组织、硬度及力学性能的影响,确定了变形量对铌钽合金棒再结晶退火温度的影响规律.结果表明,随变形量的增大,材料的再结晶退火温度降低.变形量为90%时,锻造棒材的再结晶退火温度为1000～1050℃;变形率95%时,轧制棒材的再结晶退火温度为950～1000℃.     

锻造温度对新型含铌汽车钛合金棒材性能的影响

采用不同的始锻温度和终锻温度对新型含铌汽车钛合金棒材进行锻造试验,并进行了力学性能测试与分析。结果表明:随始锻温度从970℃增加到1090℃、终锻温度从900℃增加到980℃,新型含铌汽车钛合金棒材的抗拉强度、屈服强度先增大后减小,断后伸长率变化幅度不大,其力学性能先提升后下降。与970℃始锻温度锻造时相比,1030℃始锻温度处理的新型含铌汽车钛合金棒材的抗拉强度和屈服强度分别增大了121和127 MPa,断后伸长率减小了1.6%;与900℃终锻温度锻造时相比,960℃终锻温度处理的新型含铌汽车钛合金棒材的抗拉强度和屈服强度分别增大了100和143 MPa,断后伸长率减小了1.4%。新型汽车含铌钛合金棒材的锻造工艺参数优选为:始锻温度1030℃、终锻温度960℃。