超高频电弧增材制造GH4169合金热处理组织

采用超高频脉冲电弧增材工艺成形了GH4169高温合金薄壁件,并制定了两种热处理制度. 试样分为3组:未热处理组、固溶+时效组和均匀化+时效组,并对电解腐蚀后的显微组织进行了对比和分析. 结果表明,未经热处理的组织主要为粗大枝晶,晶间有较多的Laves相,在超高频电弧的作用下,其组织比常规脉冲电弧沉积成形得到的组织尺寸更小;固溶+时效处理后的组织,γ基体上分布着大量片状δ相、γ″相和一定量的γ'相,残留有少量Laves相;均匀化+时效后的组织,δ相基本消失,基体上分布有大量颗粒状的γ″相和γ'相,及少量的小块状Laves相和碳化物.     

K447A合金的热处理组织和拉伸性能研究

通过对K447A合金在不同热处理状态下的显微组织观察和拉伸性能测试,研究了合金显微组织的演变规律及其对拉伸性能的影响。结果表明,合金铸态组织主要包括γ基体、γ′相、碳化物及γ/γ′共晶,碳化物多分布于晶内枝晶干和晶界。固溶处理后,γ′相由大、小两种尺寸的组成,碳化物发生"碎化",且由γ′相包覆,同时枝晶间处析出了细小的MC型碳化物。高温(1100℃)时效热处理使γ′相长大,同时再次析出细小γ′相;低温(870℃)时效热处理则使γ′相形貌接近长方形。拉伸性能结果表明,合金经固溶热处理和时效热处理后的抗拉强度相近,但时效热处理后的伸长率有所增加。     

GH4169G合金热处理期间的相转变特征与机理分析

通过组织形态观察和XRD分析,研究了热处理对GH4169G合金相组成和分布规律的影响.结果表明,在实验条件下,合金的组织结构由γ基体、粒状γ′相、圆盘状γ″相和δ相组成,且各相之间保持共格界面,其中,直接时效处理ITF-DA-GH4169G合金由少量γ′相、大量γ″相和γ基体组成,而长期时效处理ITF-DA-LTA-GH4169G合金由少量γ′相、大量γ″相和γ相及针状δ相组成.时效期间,随着合金中Nb原子扩散进入γ′相,使γ′相（001）面的Nb和Ni原子沿1/2〈110〉方向迁移,L1₂结构的γ′-Ni₃Al相可转变成DO₂₂结构的γ″-Ni₃Nb相.随时效时间延长,γ″相长大,γ″相单胞中的平行六面体沿特定晶面发生1/6〈112〉位移,促使γ″相转变成DO_a结构的δ-Ni₃Nb.其中,γ″相中的a,b轴与,γ基体和γ′相保持共格界面,可使其沿c轴生长成为圆盘状形态;而δ-Ni₃Nb相的{200}_δ晶面与γ基体的{111}_γ晶面保持共格界面,是促使δ相沿（100）晶面生长成为针状的主要原因.     

超声振动及热处理对激光直接成形IN718高温合金组织及性能的影响

研究了超声振动及热处理对激光直接成形IN718高温合金微观组织和拉伸性能的影响规律。结果表明：施加超声振动后,与沉积态相比,微观组织得到细化,显微硬度和拉伸强度得到提高;经均匀化+固溶+双极时效热处理后,柱状枝晶组织转变为等轴状再结晶组织,Laves相固溶消失,在晶界和晶内弥散析出颗粒状或细针状δ相,基体上析出大量γ″和γ′强化相,合金性能得到进一步改善,室温拉伸性能达到了锻件的技术标准Q/3B 548-1996(高强)。     

长期时效对一种GH4169合金蠕变行为的影响

通过对改进GH4169合金进行不同制度热处理、蠕变性能测试和组织观察,研究了长期时效处理对合金蠕变行为的影响。结果表明：合金经常规热处理的组织由γ、γ′、γ″相、粒状碳化物和δ相组成,其中,弥散分布的粒状γ′和椭圆状γ″相以相干方式分布在合金基体中,粒状碳化物在晶界和晶内析出,而δ相分布于晶界。蠕变期间,粒状碳化物可抑制晶界滑移,阻碍位错运动,使得合金具有良好的服役性能。由于长期时效处理增加了针状δ相的数量和尺寸,割裂了基体的连续性,蠕变期间激活的位错滑移至晶界受阻,可促使裂纹沿晶界的萌生与扩展,使长期时效后合金的蠕变寿命较低。     

电子束熔丝增材制造GH4169组织及力学性能研究

对电子束熔丝增材制造GH4169多道多层沉积试样块进行了研究,分析了电子束熔丝增材制造沉积块不同高度与不同成形方向的显微组织以及力学性能.结果表明,电子束熔丝增材制造的GH4169组织及力学性能存在明显的各向异性.成形试样的显微组织主要为γ相和共晶γ+Laves相以及碳化物相,枝晶间存在大量的Laves条带;不同成形方向上的组织有所差异,沿送丝方向(Ds)为等轴"十字形"γ枝晶,沉积高度方向(Dd)、水平方向(Dt)的典型组织为柱状晶.EDS结果显示,同一层有少量的Nb、Mo元素偏析.沿沉积高度方向显微硬度呈现逐渐上升趋势,水平方向硬度基本围绕某一值浮动.拉伸性能有明显的各向异性,沿着送丝方向(Ds)和水平方向(Dt)抗拉强度明显高于沉积高度方向(Dd),整体低于高温合金锻件室温拉伸强度.     

热处理对激光增材制造IN718合金组织及析出相演变的影响

研究了经过固溶+双时效(SA)、均匀化+双时效(HA)、均匀化+固溶+双时效(HSA)3种热处理后IN718合金的微观组织、析出相的演变。结果表明,沉积态试样中的显微组织为柱状晶结构,并贯穿多个沉积层;经过SA热处理后开始发生再结晶;经HA和HSA热处理后再结晶程度显著提高。热处理能够促进沉积态中的柱状晶逐渐向等轴晶转变。沉积态试样中存在γ基体、Laves相和一些碳化物;经过SA热处理后溶解了大部分的Laves偏析相,并在晶界、晶内、枝晶间析出大量的针状δ相,还有部分碳化物残留;经过HA热处理后,Laves偏析相、δ相全部溶解,只有少量的碳化物残留;经过HSA热处理后Laves偏析相全部溶解,在晶界处析出部分δ相,还有少量的碳化物残留。沉积态试样中没有γ′、γ″相析出,3种热处理状态均有大量的γ′、γ″相析出。     

GH4169零件钎焊后性能恢复工艺研究

钎焊降低了GH4169材料的性能。对GH4169零件钎焊并时效后,进行不同温度的固溶处理+时效处理,对金相组织进行分析,观察热处理后试样的δ相和γ″相分布。选取组织最优的试样进行力学性能检测,确定了改善GH4169材料钎焊后性能的最优工艺参数。     

激光熔化沉积修复GH4169合金的组织与拉伸性能

通过激光熔化同步输送的GH4169合金粉末,在锻态GH4169合金基板上沉积出薄壁试样,分析了GH4169合金的微观组织、相组成,测试了拉伸性能。结果表明,所制备试样的沉积层和界面组织致密、无缺陷;激光沉积态组织为沿沉积高度方向生长的柱状枝晶组织,沉积态组织经过直接时效(DA)或固溶+时效(STA)处理后,枝晶间Laves相含量基本没有变化,经过均匀化+固溶+时效(HSTA)处理后,组织向等轴晶转变,Laves相含量减少;试样经过STA处理后,抗拉强度最高,达到锻态的84.5%,断后伸长率为锻态的96.7%,原始沉积态试样断后伸长率最高,高于锻态101.7%。     

焊后热处理对GH4169合金闪光焊接接头组织与性能的影响

本文以GH4169高温合金闪光焊接件为研究对象,研究了热处理对焊缝试样的组织与力学性能的影响规律。结果表明,在焊接热量的作用下强化相γ′′、γ′发生回溶,致使焊接区的强度、硬度均明显低于基体。通过固溶处理后基体的强度降低到和焊缝试样一致,可实现拉伸变形过程中焊接区与基体的均匀变形。对焊缝试样在固溶前和固溶后进行1.2%拉伸塑性变形,经过时效处理(720 ℃8 h(60 ℃/h)-620 ℃8 h AC(空冷))后发现,少量塑性变形对其力学性能几乎没有影响。经固溶时效处理后焊缝试样拉伸强度指标与基体材料相比变化不大,但塑性指标低于基体试样,这与其热影响区存在粗大晶粒有关。     

热过程对IC21单晶合金组织和力学性能的影响

利用光学显微镜和扫描电镜对IC21单晶合金的铸态、热处理后和不同热过程后的组织进行了观察,检测了铸态、热处理态和不同热过程后合金的高温拉伸和持久性能,研究了热处理和热过程对IC21合金组织演变和力学性能的影响。结果表明,IC21合金的铸态组织呈树枝晶状,由γ′相、γ相以及枝晶间的粗大γ′相和NiMo相组成,枝晶干上γ′相尺寸比枝晶间的γ′相尺寸大。1315 ℃/6 h/充氩冷却+两次时效热处理后合金未实现完全固溶,枝晶干上部分铸态γ′相在固溶时未完全溶解,枝晶间仍存在粗大γ′相,持久性能与铸态相比有明显提升。热过程后,γ′相明显长大,立方度略有降低,枝晶间和枝晶干的γ′相尺寸差距减小,并且有针状相析出。合金的持久寿命与热处理态相比,稍有降低,抗拉强度有所提高。     

固溶温度对GH4169合金锻件力学及焊接性能的影响

为了能同时满足某固溶态使用的GH4169合金航天锻件的力学和焊接性能的要求,研究了固溶温度对GH4169合金锻件硬度和拉伸性能的影响规律,并对相应固溶温度下锻件的同种和异种金属的焊接质量进行了表征分析。结果表明,固溶温度对合金的微观组织和力学性能均有显著影响,随着固溶温度的提高,晶界粗大相(主要为δ相)的回溶不断增加,合金的硬度及强度指标显著下降,伸长率显著提高。对经不同温度固溶处理的GH4169合金进行同种金属和异种金属(920 ℃固溶处理GH4169合金和固溶态0Cr18Ni9不锈钢)的焊接试验,其焊缝宏观、微观、X光检测均能满足使用要求,结合力学和焊接质量最终确定固溶态使用的GH4169合金锻件的最佳固溶温度为900~940 ℃。     

喷丸直径对GH4169合金性能和损伤演化的影响

采用半自动光学显微镜、激光共焦显微镜、MTS-Landmark电液伺服力学性能试验机等设备,研究了GH4169合金经不同直径弹丸喷丸处理后的微观组织和力学性能。利用数字图像相关方法(DIC),对材料单轴拉伸过程的表观损伤演化行为进行分析。结果表明,随着弹丸直径由ϕ0.6 mm增大到ϕ4.3 mm,GH4169合金的表面细晶层厚度由420 μm 增大到530 μm,其表面粗糙度最大较原始试样增大了80.8%。喷丸处理后,材料的屈服强度和抗拉强度均有所提高,其伸长率下降。随着塑性变形增加,喷丸前后GH4169合金的损伤演化规律相似,变形初期材料发生均匀变形且变形缓慢,损伤因子达到临界值后材料开始快速损伤。喷丸直径越大,临界塑性应变越小,材料越早发生快速损伤。建立了不同喷丸直径GH4169合金的损伤演化方程,对喷丸强化材料的寿命评估具有重要意义。     

A New Strategy for Restraining Dynamic Strain Aging in GH4169 Alloy During Tensile Deformation at High Temperature

The dynamic strain aging(DSA) behavior was investigated in GH4169 alloy during tensile deforming with electric-pulse current(EPC) at 750 ℃.The results show that DSA is restrained in the alloy when deformed with 40 Hz-EPC.The size ofγ " phase inner grains increases obviously and δ phase is facilitated to precipitate on grain boundary in the alloy applied with EPC,due to the promotion effect of EPC on the diffusion and segregation of atoms.Transmission electron microscopy(TEM)results indicate that...     

多步热处理对GH4742合金组织性能的影响

采用多步热处理,研究了不同固溶温度和高温时效温度对GH4742高温合金组织性能的影响。结果表明,固溶温度显著改变晶粒尺寸和一次γ′相形态。固溶温度为1090 ℃时,基体中存在大量未溶的一次γ′相,可以有效阻止晶粒长大,同时这种粗大γ′相以及后续时效过程中形成的细小γ′相共存的组织使得合金具有良好的综合力学性能。高温时效处理对组织形貌影响较小,但可以改变γ′相的尺寸,显著影响晶界碳化物的形态,通过Mo置换一次碳化物MC中的Nb、Ti,使晶界连续分布的碳化物发生溶解形成颗粒状的碳化物,显著降低了GH4742高温合金的高温持久性能。     

不同热处理的热连轧GH4169合金组织及抗蠕变性能研究

研究了3种不同热处理工艺下热连轧GH4169合金的组织与抗蠕变性能。结果表明,3种不同的热处理工艺对晶粒大小有一定的影响,DA态热连轧GH4169合金的组织最细小,HST态合金晶粒尺寸比ST态合金晶粒尺寸略大;δ相的含量随固溶处理时间的增加而增加,且主要在晶界处析出。在650℃/725MPa的实验条件下,DA态热连轧GH4169合金的抗蠕变性能最好,HST态合金抗蠕变性能最差。对3种不同热处理工艺的热连轧GH4169合金蠕变断裂试样的断口进行观察,其断裂方式主要表现为沿晶断裂。     

加热温度对热轧复合钛/不锈钢板结合性能的影响

利用热模拟试验机进行了加热温度分别为800、850、900、950 ℃的纯钛TA2与304L不锈钢的压缩复合实验,并从中选取最佳加热温度进行了热轧复合实验。利用金相显微镜、电子探针、XRD物相分析等手段对复合界面处的微观形貌、元素的扩散及金属间化合物的种类等进行了分析研究,并对界面的剪切强度进行了测试。实验结果表明,TA2/304L界面处生成了σ相、σ′相、FeTi、NiTi和CrTi4等金属间化合物。随着温度的升高,金属间化合物层的厚度增加。界面剪切强度随金属间化合物厚度增加而减小。加热温度为850 ℃时,热模拟试样获得最佳结合性能,热轧复合实验获得的钛/不锈钢复合板界面的剪切强度达到215 MPa。     

压力对FGH96/GH4169高温合金惯性摩擦焊接头性能的影响

在惯性摩擦焊机上对FGH96/GH4169高温合金进行了焊接,焊后利用光学显微镜、扫描电镜以及拉伸试验机等设备分析了接头的微观组织形貌、显微硬度、拉伸性能及断口形貌. 结果表明,摩擦焊近界面处最高温度接近1 100 ℃,界面处温度超过强化相固溶温度. 焊缝区组织为细小的等轴晶粒,晶粒尺寸远小于母材,热力影响区发生了拉伸变形. 焊后接头热力影响区处的强化相部分重溶,接头界面细晶区的强化相完全重溶. 随压力增大,Co原子的扩散距离增加,接头室温抗拉强度和高温抗拉强度有所升高,断裂位置位于GH4169侧热力影响区,断裂形式为韧性断裂.