热加工参数对GH4700镍基合金组织的影响

借助Gleeble1500热模拟实验机,对GH4700镍基合金热加工组织演变规律进行了研究.结果表明:合金在热压缩过程中发生了动态再结晶,形核地点主要为晶界、原始晶粒内部的大块一次碳化物和晶内的形变带.随着热加工温度的升高和应变速率的减小,动态再结晶比例增大,晶粒尺寸减小.GH4700合金电渣锭在温度1140～1170℃、应变速率0.01～0.1s-1条件下开坯,可以获得晶粒均匀的组织.     

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。     

镍基合金旋压管坯的退火裂纹

研究了镍基合金冷变形管坯退火裂纹与加热温度的关系和退火裂纹产生的原因。试验表明,采用高温入炉和快速升温以及将软化退火温度降至1065℃的工艺措施,可明显消除退火裂纹。     

氮对镍基合金锻造塑性的影响

研究了氮对双联电渣法生产的Cr20Ni80电热合金锻造塑性的影响，指出合金含氟量超过0．030％时使造塑性开始下降，超过0.035％时显著恶化，并对造成锻造塑性下降的原因进行了分析讨论。     

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690镍基合金焊条熔敷金属组织与性能的影响

采用光学显微镜（OM）、扫描电镜（SEM）观察以及相图计算、拉伸试验、硬度试验,分析了Nb对三组690镍基合金焊条熔敷金属组织与性能的影响。结果表明：熔敷金属中的Nb以碳化物MC（M=Nb, Ti）相的形式析出。随着Nb含量的增加,熔敷金属中奥氏体晶粒的长大受到抑制,晶粒变细,晶界面积增大;随着Nb含量的增加,熔敷金属中的MC析出相增加,M23C6（M=Cr, Fe）析出相减少,晶界变得更加曲折,高温低塑性裂纹敏感性降低;随着Nb含量的增加,熔敷金属的硬度值和塑性提高。     

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.     

镍基合金的析出相及强化机制

用结构分析和性能测试方法,研究了2种镍基合金（617和625）的时效析出相及强化机制。结果表明：在760℃时效过程中,617和625合金均析出面心立方结构的M23C6碳化物和面心立方有序结构的γ′相,M23C6碳化物分布于晶界和晶内,γ′相分布于晶内。此外,625合金还析出体心四方结构的γ″相。2种合金的晶内析出相（M23C6和γ′）稳定性好,617合金的晶界析出相（M23C6）在760℃时效3000 h后聚集长大,仍为不连续分布,可阻碍晶界滑移;625合金的晶界相（γ″相）随760℃时效时间延长数量增多。M23C6作为时效态617合金的主要析出相,弥散分布于晶界和晶内,有利于析出强化,从而提高了617合金的强度和硬度。γ″相作为625合金中的强化相,γ″相与基体（γ）之间的点阵错配度大,共格应力导致的强化作用明显,导致时效态合金的高屈服强度和硬度。     

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。     

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。     

Effect of grit blasting and subsequent heat treatment on stress rupture property of a Ni-based single-crystal superalloy SGX3

In the present study, the effect of grit blasting and subsequent heat treatment on the stress rupture properties of a third-generation nickel-based single-crystal superalloy SGX3 sheet was studied. It was found that the stress rupture life of alloy SGX3 sheet at 980 °C/250 MPa was reduced by about 60% by only vacuum heat treatment at 1100 °C for 200 h and further reduced by 20% and 70% respectively with grit blasting of 0.3 MPa/1 min and 0.5 MPa/2 min before heat treatment. The microstructure analysis results indicated that the degradation of stress rupture life of alloy SGX3 sheet by vacuum heat treatment was mainly attributed to the variation of γ/γ′ microstructure, i.e., the decrease in γ′ volume fraction and the coarsening of γ′ precipitates. Furthermore, such degradation by grit blasting and subsequent vacuum heat treatment should be attributed to the formation of cellular recrystallization with different thicknesses at the surface of alloy SGX3 sheet, which not only acts as the vulnerable site for cracks to initiate and propagate but also reduces the effective loading area.     

一种镍基高温合金蠕变过程中碳、硼化物的演变行为及结构表征

通过对一种镍基铸造K417G高温合金进行760℃/645 MPa、900℃/315 MPa和950℃/235 MPa 3种条件下的蠕变性能测试,并采用扫描电镜、透射电镜等实验方法对蠕变后高温合金微观组织进行表征,分析不同条件下的蠕变机理,并对比分析蠕变前后合金中碳、硼化物的形态、分布、晶体结构,研究不同蠕变温度和应力条件对碳、硼化物析出和演变行为的影响,并揭示碳、硼化物对镍基高温合金不同条件下蠕变性能的影响。结果显示,K417G高温合金的蠕变寿命随着蠕变条件由760℃/645 MPa向900℃/315 MPa和950℃/235 MPa转变先升高后降低。760℃/645MPa下,蠕变裂纹产生于MC型碳化物的碎裂;900℃/315 MPa下,蠕变裂纹一部分产生于晶界,另一部分产生于MC型碳化物碎裂;950℃/235 MPa下,蠕变裂纹全部产生于晶界。在760℃/645 MPa下,MC型碳化物不分解,晶界没有析出细小碳、硼化物;900℃/315 MPa下,MC型碳化物分解产生M23C6型碳化物,晶界析出细小均匀分布的M23C6型碳化物和M3B2型硼化物;950℃/235 MPa下,晶界M23C6型碳化物和M3B2型硼化物长大,呈条状分布。     

Phase precipitation behavior and tensile properties of as-cast Ni-based superalloy during heat treatment

The phase precipitation behavior and tensile properties of an as-cast Ni-based alloy, IN617B alloy, after solution heat treatment and long-term aging treatment were investigated. Ti(C,N), M₆C and M₂₃C₆ are the primary precipitates in as-cast microstructure. After solution heat treatment, most of carbides dissolve into the matrix except a few fine Ti(C,N) within grains. During long-term aging at 700 °C, the phase precipitation behaviors of the alloy are characterized as follows: (1) M₂₃C₆ carbides at grain boundaries (GBs) transform from film-like shape to cellular shape and gradually coarsen due to the decrease of the surface energy and element aggregation to GBs; (2) M₂₃C₆ carbides within grains have a bar-like morphology with a preferential growth direction [110] and have a cube-on-cube coherent orientation relationship with the matrix γ; (3) γ′ particles inhibit the coarsening of M₂₃C₆ within grains by constraining the diffusion of formation elements. Furthermore, the tensile strength of the alloy obviously increases, but the ductility significantly decreases after the aging for 5000 h. The alloy has a relatively stable microstructure which guarantees the excellent tensile properties during long-term aging.     

中温形变热处理对新型镍基高温合金组织和力学行为的影响

本文采用EBSD、SEM和准静态室温单轴拉伸试验研究了不同中温形变热处理工艺与新型镍基高温合金微观组织和室温力学性能之间的关系。研究表明,新型镍基高温合金经中温形变热处理后可明显提高退火孪晶的长度分数,最高可达40.6%。退火孪晶的形成主要以晶粒的“生长意外”机制为主。同时,相比于固溶+双级时效处理试样的力学性能(σ_y=1018 MPa,ε_f=17.44%),合金在750 ℃轧制变形30%后在1120 ℃退火30 min并经双级时效处理,其σ_y可提高499 MPa,为1517 MPa,而其ε_f仅降低了4.69%。在750 ℃轧制变形50%后在1120 ℃退火30 min并经双级时效处理,其σ_y可提高352 MPa,为1370 MPa,而其ε_f基本保持不变。这种强度的升高主要归因于晶粒细化和退火孪晶的共同作用,这为高性能镍基高温合金提供一种新的强化策略。     

一种镍基粉末高温合金的静态再结晶行为

用EBSD和SEM等技术手段研究了热变形后的某种新型镍基粉末高温合金在不同温度下的静态再结晶行为。结果表明,镍基高温合金的静态再结晶开始温度在900℃以上,合金的显微硬度显著下降;而在组织中存在的γ’相和碳化物颗粒抑制再结晶晶粒的长大,在1100℃再结晶退火后合金的平均晶粒尺寸在约5μm。     

形变热处理工艺参数对冷轧态镍基高温合金晶界特征分布演变的影响

本文研究了不同形变热处理工艺参数对冷轧态镍基高温合金中晶界特征分布演变的影响。结果表明,在退火处理过程中,生长事故模型是静态再结晶(SRX)晶粒中新Σ3晶界形成的主要机制。随着退火时间和退火温度的增加,晶界迁移时间延长,晶界迁移速度加快,从而增加了生长事故的发生频率,促进了Σ3晶界的形成。此外,随着应变的增加,Σ3晶界的比例先减小后增大。在冷轧变形量为0.1和0.7时,Σ3晶界的比例均可达到60%左右,这与大晶粒团簇的形成密切相关。此外,本文还详细分析了不同工艺参数下,Σ1晶界、共格Σ3晶界、非共格Σ3晶界、Σ9晶界、Σ27晶界和随机晶界的演变规律。     

Rapid manufacture of Ni-based superalloy components by three-dimensional printing

The challenge to rapid manufacturing high performance metal components is how to consolidate the uncompressed powder preforms to full or near full density without shape distortion. A new approach developed by ProMetal was proposed, in which a bimodal powder, typically a coarse prealloyed powder blended with a fine metal powder was used to build green preforms by three-dimensional printing and then sintered at a temperature above the solidus temperature of the coarse prealloyed powder and below the melting temperature of the fine powder particles or the solidus temperature if the fine powder is a prealloyed powder as well. This approach was successfully applied to sinter Ni-based superalloy 718 preforms, which were built through three dimensional printinginto near full density.