单晶高温合金 NiCoCrAlYTa 涂层高温氧化行为研究

飞机发动机及燃气轮机的发展要求更高的燃气进口温度,从而获得更高的推重比或功率输出,抗氧化MCrAlY涂层在其中发挥至关重要的作用。本文采用含有Ta元素的Amdry997粉末进行超音速火焰喷涂,研究涂层的高温氧化行为,并重点关注Al和Ta元素在涂层内不同相中的分布,及其对涂层与基体元素互扩散行为的影响。研究表明,Ta元素对提高γ'-Ni_3(Al,Ta)相稳定性起到重要作用。     

镍基单晶低压等离子喷涂NiCoCrAlYTa涂层高温高周疲劳性能

采用低压等离子喷涂技术在镍基单晶高温合金上制备了NiCoCrAlYTa涂层,研究了在大气环境870℃高温、轴向应力控制方式和应力比R=0.1条件下,有涂层的镍基单晶的高周疲劳性能,并与无涂层的镍基单晶高周疲劳性能进行了比较。通过失效分析,对有涂层的镍基单晶疲劳裂纹源形成与扩展机制进行了初步探讨。结果表明,有涂层的镍基单晶疲劳极限为480MPa,无涂层的镍基单晶疲劳极限为440MPa,涂层提高了镍基单晶基体疲劳极限,提高幅度约9.1%。在480MPa至580MPa应力幅范围内,有涂层的镍基单晶疲劳寿命高于无涂层镍基单晶。有涂层的镍基单晶疲劳断裂试样的裂纹源均来自基体内部,疲劳寿命主要取决于疲劳裂纹源孕育及形成寿命。     

NiCrAlY涂层对镍基单晶高温合金氧化性能的影响

采用磁控溅射方法在镍基单晶高温合金基体上沉积NiCrAlY微晶涂层.用热重分析(TGA)、X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)等手段研究了镍基单晶高温合金及其NiCrAlY微晶涂层在900～1100℃静止空气中的氧化行为.结果表明,镍基单晶合金及其微晶涂层在900℃表现出相同的增重规律,即经初期快速增重后,两者的氧化增重都变得非常平缓;在1000℃,单晶合金的氧化膜不断剥落,使动力学曲线上下起伏,而微晶涂层经初期快速增重后,动力学曲线趋于平缓;在1100℃,单晶合金由于氧化增重远大于氧化膜剥落所造成的失重,使氧化动力学曲线在整个氧化过程中都呈迅速增长趋势,而微晶涂层的氧化动力学基本符合抛物线规律.单晶合金表面形成含Al2O3、Cr2O3、NiO、CrTaO4和Ni(Al,Cr)2O4尖晶石等的复合氧化膜.施加NiCrAlY微晶涂层后,镍基单晶合金表面形成连续、致密且结合良好的单一氧化物Al2O3,使合金的抗氧化性能明显提高.     

长期时效对DD407单晶高温合金组织和中温性能的影响

研究了DD407单晶高温合金在900℃长期无应力时效过程中,组织的演变规律及其对中温性能的影响。研究结果表明：经长达3 000 h的时效后,合金的组织稳定,无有害相析出,7 6 0℃中温强度稳定,但伸长率显著提高。     

热障涂层与镍基高温合金界面的互扩散行为

综述了热障涂层(TBC)系统的3界面,即陶瓷层/热生长氧化膜(TGO)界面、TGO/粘结层界面及粘结层/基体界面,在高温服役条件下氧化和互扩散行为的研究现状;分析、讨论了控制界面反应和互扩散的3种方法,包括添加Pt/Hf等合金元素、施加界面扩散障及开发新粘结层.指出:粘结层的性能优劣是控制TGO防护性及界面互扩散从而延长TBC使用寿命的关键,而在多种改善TBC界面互扩散方法中,尤以美国和日本科学家研发的连续拓扑密堆积(TCP)型σ相扩散障(如Re-Ni、Ir-Ta及Ni-Hf等)的性能最优;同时指出采用含Pt-Hf的γ-γ'相合金、或与基体同成分的纳米晶涂层作为新粘结层来控制界面互扩散也有望获得进一步发展.     

镍基高温合金的氧化行为研究进展

概述了镍基高温合金的氧化行为及主要研究方法.目前最广泛使用的氧化行为研究方法为静态增重法、静态减重法和循环氧化法.该类合金的氧化动力学曲线主要遵循抛物线规律,偶见直线规律、立方规律和对数规律.氧化产物一般为分层结构,对于高Cr/Al比的镍基合金,其外氧化层以Cr2O3、NiO、NiCr2 O4、TiO2为主,内氧化层多...     

温度对镍基高温合金粉末氧化行为的影响

通过化学分析、扫描电子显微镜观察、X射线衍射分析及X射线光电子能谱分析等方法, 研究了温度对镍基高温合金粉末氧化行为的影响。结果表明, 室温条件下, 粉末氧含量(质量分数)较低(0.012%), 粉末表面发生部分氧化, 表面存在Ni、Cr、Ti等元素的单质态和以Ni (OH)₂、Cr₂O₃、TiO₂为主的氧化物/氢氧化物; 当温度上升至150 ℃, 氧含量增加不明显; 随着温度进一步提高至250 ℃, 粉末氧含量明显增加, 达到0.034%, 粉末表面全部氧化, 表面主要由Ni (OH)₂、Cr₂O₃、TiO₂组成。温度对镍基高温合金粉末氧化行为影响显著, 合理控制温度可以获得低氧含量的粉末, 本研究所用镍基高温合金粉末大气条件下最高处理温度为150 ℃。     

NiCoCrAlYTa涂层与镍基高温合金基体互扩散行为研究

采用大气等离子喷涂技术(APS)在镍基高温合金GH536上制备Ni Co Cr Al YTa涂层。通过SEM、EDS等方法研究了Ni Co Cr Al YTa涂层与合金基材在1000℃下界面的元素或扩散行为及涂层组织演变规律。结果表明:随着氧化时间延长,涂层中的Co、Al及基材中的Fe、Mo发生了明显的互扩散,涂层中发生了β→γ’→γ的相转变。氧化500h后,元素Y、Ta扩散到了涂层氧化膜中,靠近界面处的涂层基体中出现了大量横向排列、尺寸在5μm左右的富Ta相,形成了一个扩散障,减缓了涂层与基材之间元素互扩散。     

氧化时间对FeSiAl合金粉末组织与电磁性能的影响

以FeSiA合金粉末为原料,研究空气中500℃下不同氧化时间对FeSiAl合金粉末微观组织和电磁性能的影响。结果表明：随着氧化时间的延长,FeSiAl合金粉末颜色由深灰色向土黄色转变,表面微观形貌无明显改变。氧化5 h后,粉末表面出现Fe₃O₄,随着氧化时间进一步增加至10 h,Fe₃O₄逐渐转变为Fe₂O₃。FeSiAl合金粉末表面氧化层主要包含Fe₂O₃、SiO₂和Al₂O₃。粉末介电常数和磁导率的实部随着氧化时间的增加呈上升趋势,介电常数的虚部和磁导率虚部无明显变化。     

Ni-Fe-Cr基高温合金表面AICrN涂层制备及高温氧化性能

采用阴极弧离子镀法在Ni-Fe-Cr基高温合金表面制备了AlCrN涂层.通过电子扫描电镜、能谱仪、X射线衍射仪和X射线光电子谱仪等分析了AlCrN涂层表面和界面的形貌、能谱、物相以及结合能谱,并进行了800和900℃高温氧化实验,研究了AlCrN涂层抗高温氧化性能及其机理.实验结果表明：AlCrN涂层主要成分为Al、Cr和N元素,添加Al元素后表现出较强的AlN择优取向;Al2p峰谱为Al—N和Al—O结合键,Cr2p峰谱为Cr—O和Cr—N结合键,N1s峰谱以Cr—N和Al—N的形态存在,另外含有少量的N—Cr—O和N—Al—O结合键;经过高温氧化后AlCrN涂层表面氧化物为Cr²O³,对高温合金基体有良好的保护作用.     

铼对单晶高温合金DD32组织的影响

采用SEM、XRD以及金相显微镜等分析技术研究了单晶高温合金组织对铼的响应行为.研究结果表明铼对单晶高温合金的枝晶组织和γ'相形态都有显著影响.在相同工艺条件下,含铼单晶合金的一次和二次枝晶间距都大于无铼单晶合金,无铼单晶合金的枝晶生长非常发达,具有三次枝晶.经同样热处理后,含铼单晶合金的γ'相形态较无铼单晶合金更规则.     

合金化热镀锌微观组织对镀层抗粉化性能的影响

应用扫描电镜对镀层微观组织进行观察,并通过对不同镀层铁含量的合金化板进行粉化性能测定,研究了在不同合金化程度的条件下,镀层组织对镀层抗粉化性能的影响.     

热处理过程中纯锌镀层的组织转变和表面氧化

采用FE-SEM,EPMA和XRD等分析了纯锌镀层在加热过程中的组织转变和表面氧化。试验结果表明:GI镀层在较低温度加热后,厚度相对原始镀层没有改变,镀层与基板界面明显,高于800℃加热后,镀层厚度大幅增加,镀层/基体界面并不清晰;500℃加热后镀层组织为ζ相和δ相;随着加热温度升高,镀层组织转变为含铁量更高的Γ1相、Γ相和α-Fe(Zn);900℃加热后镀层几乎全为α-Fe(Zn),只在表面存在少量的Γ相;镀层中的铝随着加热温度升高逐渐向镀层表面迁移,900℃加热后铝完全迁移至镀层表面,形成连续的氧化铝层;低温加热后镀层表面只有很少的Fe-Zn相和氧化物。随着加热温度升高,表面的氧和铝含量增加,锌含量降低。900℃加热后,镀层表面存在Γ相、Al2O3和ZnO。     

激光熔化沉积Rene95镍基高温合金的凝固组织及力学性能

采用激光熔化沉积方法制备出Rene95镍基高温合金薄壁样, 分析了沉积态的凝固组织, 并进行了热处理和力学性能测试. 研究表明, 激光熔化沉积Rene95镍基合金的凝固组织为外延生长的定向凝固组织, 其一次枝晶间距在20 μm左右, 二次枝晶臂细小甚至退化, 元素偏析较轻; 通过适当的热处理后, 合金中γ′沉淀相的体积分数明显增加, 合金的显微硬度由沉积态的HV_(0.1) 500提高到HV_(0.1) 540; 经过热处理后, 激光熔化沉积Rene95合金的室温抗拉强度为1247 MPa, 较粉末冶金C级水平略低, 而沿沉积高度方向的延伸率为16.2%, 高于粉末冶金A级水平.     

超声处理时间对钢凝固组织影响的数值模拟

本文通过建立数学模型和数学软件Mathematics的计算,研究处理时间的变化对钢锭微观组织的影响。结果表明：随着处理时间的增长,晶粒尺寸不断减小;当处理时间过长时,晶粒尺寸几乎不变。     

Effect of Hf on Stress Rupture Properties of DD6 Single Crystal Superalloy After Long Term Aging

 The specimens of the second generation single crystal superalloy DD6 with different Hf contents were prepared in the directionally solidified furnace with a high temperature gradient. The long term aging of the specimens after full heat treatment was performed at 1040 ℃ for 800 h. The effect of Hf on the microstructure and stress rupture properties under 980 ℃/250 MPa of the alloy after long term aging was investigated. The results show that the γ′ coarsening and rafting and no topologically close packed phase (TCP) are observed in the microstructures of DD6 alloy with different Hf contents after aged at 1040 ℃ for 800 h. It indicates that DD6 alloy with different Hf contents all possesses good microstructure stability. With increasing Hf content the rupture life after long term aging turns shorter and the elongation represents the increasing first and decreasing afterwards. The fracture mechanism of the alloy with different Hf contents at 980 ℃/250 MPa all shows dimple model. The influence of the microstructures on the stress rupture properties of the alloy is also discussed.     

等温锻造工艺对GH4720Li合金盘锻件组织的影响

采用物理模拟得到了GH4720Li合金的热变形特征,同时利用数值模拟研究了不同锻造工艺对GH4720Li盘锻件温度场、应力场、设备载荷等参数的影响规律,并通过实际锻造Ф150mm的GH4720Li合金盘锻件进行了验证。结果表明,GH4720Li合金变形组织对温度、应变等参数非常敏感,采用普通锻造会造成温度应力分布不均,...     

倒双级时效对镍基高温合金组织及高温拉伸性能的影响

 研究了固溶+两段时效热处理工艺对镍基高温合金组织及性能的影响。结果表明：镍基高温合金中的γ′相粒子半径大于40 nm时，位错与γ′相的交互作用由切割机制转变为绕过机制，合金强度明显降低；γ′相的长大规律符合Oswald熟化过程规律；合金在第二段时效过程中，晶界碳化物转变成颗粒状，使其塑性显著提高。     

长期时效对GH4199合金组织和性能的影响

采用金相和电镜微观组织观察、室温和高温拉伸试验、物理化学相分析等综合试验方法,对经600、700、800、900℃和100、200、500、1 000 h长期时效处理的GH4199合金进行测试和研究.结果表明,GH4199合金经长期时效后,其室温和高温力学性能仍保持在较高水平;合金的组织稳定性良好,析出相主要为γ'相和碳化物.据相分析结果可知,在700～900℃时效1 000 h左右,合金组织中存在极微量的脆性(TCP)相--μ相和σ相,它们对合金的力学性能基本无影响,组织中虽然存在微量TCP相,但合金的室温和高温塑性不发生"脆化".