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。     

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。     

DZ125基合金蠕变期间组织演化及元素的定向扩散

通过蠕变曲线测试和显微组织形貌观察,结合元素扩散迁移率热力学计算,研究了完全热处理后DZ125定向凝固镍基高温合金在980℃蠕变过程中γ′相的演化规律.结果表明:合金完全热处理后并没有消除组织不均匀性,粗大的γ′相位于枝晶间区域,细小γ′相位于枝晶干区域.在980℃/200 MPa蠕变期间,合金枝晶干区域的γ′相经22...     

抽拉速率对DD15单晶高温合金组织和力学性能的影响

采用不同的抽拉速率制备了第四代单晶高温合金DD15,研究了抽拉速率对合金组织和力学性能的影响。研究结果表明,随着抽拉速率的增加,铸态合金的一次枝晶间距和二次枝晶间距减小,共晶含量增加,枝晶干和枝晶间的γ′相尺寸减小。不同抽拉速率合金热处理后都未见残余共晶,随着抽拉速率增加,γ′相尺寸稍有减小,γ′相立方化程度增加。合金的拉伸性能和持久性能随着抽拉速率的增加而升高。     

搅动法细晶铸造K492M合金的显微组织和拉伸性能

采用扫描电子显微镜(SEM)、电子探针(EPMA)和拉伸性能测试等手段,研究了搅动法细晶铸造K492M合金的显微组织和拉伸性能。显微组织观察表明,铸态组织主要包括γ基体、γ′相、碳化物及γ/γ′共晶;热处理后,合金枝晶干和枝晶间处的γ′相由大、小两种尺寸组成,共晶组织未完全溶于基体;碳化物沿晶界析出,呈链状分布。合金在750℃的抗拉强度和伸长率分别为(1157±12)MPa和(9.1±2)%。抗拉断口SEM观察显示,断裂机理主要为韧窝断裂。     

Ti含量对一种镍基单晶合金组织和持久性能的影响

研究了3种不同含Ti量单晶高温合金的铸态、热处理态组织及持久性能。结果表明：Ti含量对合金的微观组织和持久性能都有明显的影响。随着钛含量的增加，铸态合金枝晶间区域的共晶尺寸和含量明显增大、增多，枝晶间区域的面积也逐渐增大。热处理后，3种合金的枝晶干处的γ′相形态基本一致，都为规则的立方体γ′相，尺寸大约为400nm-500nm。随着钛含量的增加，合金的持久寿命略有降低，延伸率略有增加。     

激光增材制造DD98M高温合金组织及稳定性研究

采用激光增材制造技术制备了DD98M镍基高温合金管状试样,研究了其沉积态、固溶时效态和长期时效态微观组织变化,对比分析了沉积态和固溶时效态试样中γ'相尺寸分布及在1000℃长期时效时γ'相的演化规律。结果表明:沉积态组织主要由外延生长的微细柱晶组成,枝晶间无γ-γ'共晶组织析出,试样中γ'相体积分数约为70%。合金中元素微偏析造成了枝晶干和枝晶间γ'相尺寸差异,其中枝晶干处为210 nm,枝晶间为560 nm。经固溶时效处理后,γ'相(约370 nm)均匀分布在γ基体上,其尺寸分布符合LSW模型。经1000℃长期时效500 h后,合金组织中无TCP相(拓扑密排相)生成,γ'相仍保持立方形貌,其尺寸几乎保持不变。固溶时效处理后,合金显微硬度从沉积态时的4420 MPa增加至4870 MPa,长期时效能降低合金硬度,降幅约5.9%。     

DZ125镍基合金蠕变期间的组织演化与元素扩散迁移率

通过蠕变性能测试及组织形貌观察,结合元素扩散迁移率计算,研究DZ125合金在1 040℃蠕变期间的组织演化规律。结果表明:高温蠕变期间,合金在枝晶间/干区域发生不均匀的组织演化,枝晶间区域形成的筏状γ′相尺寸粗大,而枝晶干区域γ′相沿(001)晶面形成细小的N-型筛网状筏形结构,且γ基体相连续充填在筛网状γ′相之间,可保证合金的高塑性。在1 040℃、137 MPa蠕变期间,合金枝晶干区域的γ′相经3 h转变成筏状结构,随施加应力的降低,γ′相发生筏形化转变的时间延长;其中,Al、Ta具有较高扩散迁移率是促使合金发生较快筏形化转变的主要原因。     

二代镍基单晶高温合金DD5的组织演化和稳定性（英文）

研究含晶界强化元素碳、硼和铪的第二代镍基单晶高温合金DD5的组织演化和稳定性。利用光学显微镜、扫描电镜、电子探针、能量分散光谱和萃取试验研究DD5合金的铸态、热处理态和热暴露后的微观组织和成分。在铸态条件下,γ相为初生凝固相,枝晶间存在3种偏析相,其形貌取决于元素偏析程度。热处理后,枝晶杆内γ′相细小且立方化程度高,尺寸约为0.5μm,质量分数为61.685%,枝晶间存在不规则γ′相和MC/M23C6碳化物。经980°C、1000 h热暴露后,未发现TCP相析出,表明DD5合金在980°C具有较好的组织稳定性。     

热等静压处理对K439B高温合金显微组织的影响

对K439B合金进行了1165 ℃/150 MPa,4 h热等静压处理,采用光学显微镜和扫描电镜对比研究了铸态和热等静压态K439B合金的显微组织。结果表明:铸态K439B合金存在0.25%的显微疏松,热等静压后显微疏松基本消除(0.013%)。与铸态相比,经过热等静压处理后合金中的γ/γ′共晶组织体积分数和尺寸减小,各元素分布更加均匀,凝固偏析系数均更接近1。铸态K439B合金枝晶干处γ′相尺寸和体积分数分别是116.9 nm和17.8%,枝晶间部位γ′相尺寸和体积分数分别为244.4 nm和24.9%。热等静压后合金枝晶干部位的γ′相尺寸及体积分数分别为148.0 nm和17.5%,枝晶间部位γ′相尺寸和体积分数分别为159.1 nm和22.8%。热等静压处理使合金枝晶干、枝晶间部位的γ′相尺寸、体积分数和形貌接近,同时γ′相分布变得均匀。     

Microstructural Instability of an Experimental Nickel-Based Single-Crystal Superalloy

Microstructural instability with the precipitation of topologically close-packed (TCP) phases of an experimental nickel-based single-crystal superalloy has been investigated. A significant amount of σ phases are distinguished in the interdendritic region of the as-cast samples after thermal exposure at 900 °C for 1000 h. The σ phases are preferentially precipitated at the periphery of coarse γ/γ′ eutectic, and their morphological evolution from needles to granules is observed. Microstructural analysis suggests that the local segregation of Cr and Ti at the periphery of coarse γ/γ′ eutectic accounts for the formation of σ phases in the as-cast samples. After heat treatment with low solution temperature and short holding time, the dendritic segregation of alloying elements (i.e., W, Re, Ti and Ta) and the volume fraction of γ′ phase in the interdendritic region are similar to that of the as-cast samples. However, no TCP phases are present in the interdendritic region of the heat-treated samples after thermal exposure, which is primarily ascribed to the elimination of local segregation of Cr and Ti near the coarse γ/γ′ eutectic. Moreover, small quantities of μ phases are precipitated in the secondary dendrite arm near the interdendritic region after thermal exposure, due to the increased volume fraction of γ′ phase and the concomitant enrichment of W and Re in the γ matrix.     

Effect of melt superheat on microstructure of Al4Fe2Mn1.5 Monel alloy

The effect of melt superheat on microstructure of Al4Fe2Mn1.5 Monel alloy made by vacuum melting method was studied. The results show that the alloy consists of dendritic γ matrix and γ′ phase, wherein γ′ phase has two morphologies at different melt superheat. One is divorced eutectic γ′ which distributes in the interdendritic area, the other distributes dispersedly in single particle on the dendritic arm and exists in the petalform shape in the transition area between dendritic arm and interdendritic area. With the increase of superheat, the dendrite becomes finer, the primary dendritic arm is melted off and the secondary dendritic arm spacing decreases. The size of γ′ phase distributed on the dendritic arm becomes smaller and the divorced eutectic γ′ phase increases.     

Microstructure selection in the interdendritic region during directional solidification of a Ni-23at.%Al alloy

Directional solidification experiments of a binary Ni-23at.%Al alloy were carried out to examine the effects of growth velocity on the microstructure selection in the interdendritic region. Only the growth velocity was changed from 5 μm/s to 60 μm/s under a given thermal gradient. As a result, the noticeable change in the microstructure during solidification occurred between the γ dendrites. The γ interdendritic microstructure was varied as a function of growth velocity from rod γ-γ′ coupled peritectic structure to planar γ′ structure and then to eutectic structures consisting of stable γ′-β eutectic and metastable γ-β, eutectic structures. The microstructure selected preferentially among the γ dendrites was considered by calculating the interface temperature of a phase growing into its parent melt. It is shown that the microstructure selection in the γ interdendritic region is determined by a phase or a structure kinetically leading at the highest interface temperature under a given growth condition.     

时效工艺对WE43镁合金组织与力学性能的影响

研究了WE43稀土镁合金在不同热处理工艺下显微组织、力学性能的变化规律,从而得出最佳的热处理工艺。研究结果表明WE43稀土镁合金铸态组织为等轴状晶粒,比较均匀,平均晶粒尺寸为40 μm;铸造冷却凝固的过程中,在晶界处形成了离异共晶组织;经520 ℃×8 h固溶处理后的组织,共晶相的数量和形态发生了明显的变化,枝晶偏析基本消除,晶界上仍有少量未溶的第二相。230 ℃×8 h时效后稀土第二相的数量增加,并且在晶粒内部析出了点状弥散的稀土相;经过250 ℃×16 h的时效后,合金的硬度达到了峰值,随着时效时间的继续延长,合金的硬度下降。固溶处理后WE43稀土镁合金的抗拉强度为162.59 MPa左右,断后伸长率约为5.0%;而经过250 ℃时效处理后,其抗拉强度明显增加,断后伸长率在4%左右。     

激光成形修复K418高温合金的显微组织与开裂行为

研究了激光成形修复航空发动机涡轮叶片用K418高温合金的组织特征与开裂行为。研究发现:K418合金激光修复区组织主要由γ-FeCr0.29Ni0.16C0.06固溶体基体、方形γ′相、枝晶间杆状或骨架状初生MC碳化物和骨架状(γ+MC)共晶组成。激光成形修复所用铸件基体中MC碳化物为TiC,呈块状分布在晶内和晶界;而激光修复区中MC碳化物为(NbTi)C,呈骨架状或杆状分布于枝晶间。从基体、热影响区到修复区,γ′相形貌、尺寸和数量呈现不同特征。修复区裂纹为与液膜有关的结晶裂纹,裂纹沿枝晶晶界扩展。通过试验优化,确定了较佳的激光成形修复K418合金的工艺参数,大大降低了其开裂倾向。     

GH4169D合金电子束焊接接头显微组织和持久断裂特征

采用金相显微镜和扫描电镜分析了GH4169D合金电子束焊接接头的显微组织,利用显微硬度计测试了母材、热影响区和焊缝的显微硬度,采用体式显微镜和扫描电镜研究了焊接接头持久断裂特征.结果表明,GH4169D 母材中的主要析出相为1～20 μm 长的片层状晶界η相、30～80 nm 的颗粒状γ'相和少量的碳氮化物.热影响区中...     

熔体保温时间对含铝Monel合金组织与性能的影响

通过OM,SEM,TEM和HB-3000布氏硬度计研究了在真空下,熔体保温时间对含铝Monel合金组织与性能的影响。结果表明,在不同的熔体保温时间下,含铝Monel合金组织均由树枝晶状的γ初晶和γ＇相组成。其中γ’相有2种存在形式,一种为在枝晶干上单个颗粒弥散分布的γ’相和成花瓣状分布在枝晶干与枝晶间过渡区的γ’相;另一种为枝晶问的离异共晶γ’相。随着熔体保温时间的延长,树枝晶状的γ初晶先细化后粗化,二次枝晶臂间距先减小后增大,枝晶间的共晶γ’相先增多后减少,且弥散于枝晶干上的γ’相的直径先减小后增大;同时,随着熔体保温时问的延长,含铝Monel合金的布氏硬度先增大后减小。当熔体保温时间为60min时,合金组织中树枝晶较细小,枝晶间的共晶γ’相较多,枝晶干上的γ’相直径较小,合金的布氏硬度较大。     

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。