Haynes230镍基合金拉伸DSA效应和循环硬化特性研究

基于Haynes230镍基合金760℃下的拉伸和疲劳实验结果,讨论了拉伸过程中的动态应变时效(DSA)效应以及不同应变幅值下的循环硬化特性,采用ABAQUS有限元软件对拉伸和疲劳特性进行了模拟。实验结果表明,Haynes230镍基合金在760℃拉伸过程中表现出明显的DSA效应,最大应力跌幅为3.8 MPa。在单轴疲劳过程中,材料表现出明显的循环硬化现象。采用ABAQUS有限元软件和基于热激活位错运动的指数流动准则对拉伸过程中的DSA效应进行了模拟。模拟结果与实验结果吻合很好,整个拉伸过程最大应力误差仅为3.9%,最大应力跌幅为9.3 MPa。选择Chaboche混合模型进行了应变范围0.6%和0.8%下的循环硬化模拟计算,模拟得到的前100周次内峰值应力的平均误差分别为4.3%和3.4%。     

Haynes 230镍基合金无缝管的组织及性能

采用VIM+ESR+热挤压工艺制造出Haynes 230镍基合金荒管,经过两道次冷轧+固溶热处理开发出规格为Ф89 mm×12 mm的无缝管,并对其组织及性能进行了分析。结果表明:Haynes 230合金无缝管中存在较多沿纵向弥散均匀分布的细小白色析出相,主要为富W的碳化物,呈近似圆形或椭圆形均匀分布,少量呈带尖角的圆形,最大尺寸可达10μm,面积含量约为2%,此外还有少量灰色相,为富Cr的碳化物。无缝管基体为奥氏体等轴晶,且存在较多孪晶,纵向平均晶粒尺寸约为33. 35μm,晶粒度6. 5级;无缝管具有良好的拉伸性能、冲击韧性和耐晶间腐蚀性能。开发出的Haynes 230合金无缝管的化学成分、显微组织、力学性能及耐腐蚀性能满足其使用要求。     

固溶处理对热变形Haynes230奥氏体晶粒长大的影响

研究了固溶温度和保温时间对热变形Haynes230奥氏体γ基体相晶粒长大的影响.结果表明:在1200～1250℃固溶处理时,合金的晶粒长大明显,晶粒长大动力学指数为0.112～0.361,随着固溶温度的升高,晶粒长大动力学指数降低.当固溶时间为1h,在1100～1200℃固溶处理时,晶粒长大较慢;在1200～1250℃范围内,晶粒长大较快;在1250～1310℃温度区间,晶粒长大由于碳化物的阻碍作用而变缓.晶粒长大的表观激活能为310.79 KJ/mol.     

Haynes 230合金热变形组织演化规律研究

采用Thermecmastor-Z型热模拟机对Haynes230合金进行变形温度为950~1250 ℃,应变速率为0.001～10 s-1范围内的高温压缩试验,并利用OM和TEM分析研究了热变形组织演化特征和动态再结晶形核机制。结果表明：动态再结晶晶粒尺寸和体积分数随着变形温度的升高而增大和增多,随着应变速率的升高而变小和减少;晶界弓出是合金动态再结晶的主要形核机制,项链组织在热变形组织演化过程中起着重要作用;动态再结晶稳态晶粒尺寸Dss与Z参数之间符合幂函数关系     

GH4169镍基合金板材高温拉伸性能研究

利用炉中高温拉伸设备对板厚为5 mm的GH4169镍基合金在7种测试温度(450～1 050℃),应变速率分别为0.01和0.001 s^-1时进行高温拉伸实验,获得材料在不同温度下的伸长率、屈服强度和抗拉强度,并对其高温拉伸变形行为进行分析,为该合金板材的高温拉伸成形制备和服役性能评估提供数据支持。结果表明,应变速率为0.001 s^-1,温度高于850℃时,GH4169镍基合金板材的伸长率随着温度的升高持续增大,在1 050℃时,伸长率最高可达112%,抗拉强度随着温度的升高持续减小,强度减小至66 MPa,仅为室温下的7.1%。应变速率为0.01 s^-1时,GH4169镍基合金板材的伸长率和抗拉强度变化具有相似的规律。温度低于800℃时,伸长率和抗拉强度随温度变化不大,保持了较高的强度;而随温度升高至850℃时,材料产生了明显软化现象,应变硬化指数(n)值随着温度的升高而减小,塑性变形量明显增大。     

GH4033镍基合金高温低周疲劳行为的研究

研究分析了GH4033镍基合金在400-700％的疲劳循环应力行为和疲劳寿命曲线。用扫描电镜对疲劳试样的断口进行了观察。结果表明,高温下的应变可较好地控制试验合金疲劳过程中的弹性抗疲劳性能,塑性抗疲劳性能在相同的应变范围内随温度升高而降低。     

基于UMAT子程序镍基合金高温蠕变行为分析

基于UMAT子程序建立了不同取向下镍基合金的试验模型,对其高温蠕变行为进行仿真分析和工艺试验。结果表明:所获得的仿真结果与工艺试验结果的误差符合工程应用要求,仿真分析过程可行且有效,对镍基合金高温蠕变行为的研究具有指导意义。     

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。     

Haynes230合金在1100℃的恒温氧化行为

利用SAXD和SEM(EDAx)研究了Haynes 230合金在1100℃的恒温氧化行为.结果表明:氧化膜主要由Cr2O3和(Ni、Mn、Cr)3O4组成.随着氧化时间的延长,形成了多层氧化膜.外部的(Ni、Mn、Cr)3O4氧化膜可以阻止内部Cr2O3氧化层的挥发.氧化增重近似遵循抛物线规律.由于Cr和Mn的快速向外扩散,靠近氧化膜的基体化学成分发生变化,从而导致合金表层组织恶化,形成沿晶界分布的富Al的内氧化物、孔洞以及无碳化物区域.     

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.     

Low-Cycle Fatigue Behavior of a Nickel Base Single Crystal Superalloy at High Temperature

研究了2种高温条件下镍基单晶合金的低周疲劳行为。试验温度和总应变幅是影响合金低周疲劳寿命的2个主要因素,在相同温度下,低周疲劳寿命随应变幅的减小而增大;在同一应变幅下,870℃的疲劳寿命均小于760℃的疲劳寿命。二次细小y相有效阻碍了位错的滑移,提高了合金在760℃低周疲劳变形抗力,位错滑移带成为疲劳裂纹萌生及扩展的主要途径;870℃循环应力曲线前期出现短暂硬化和后期软化的现象,y’相逐渐粗化和高密度的位错缠结是循环软化的主要原因。局部应力集中与合金内微孔的交互作用是疲劳裂纹萌生的源头。     

一种定向凝固镍基高温合金的高温低周疲劳行为

本文研究了一种定向凝固镍基高温合金的高温低周疲劳行为。结合对合金微观变形结构的观察,分析了温度、应变保持时间对合金低周疲劳性能的影响。结果表明,温度对合金的变形有着明显影响,在760℃以下合金呈现循环硬化,而在850℃和980℃时则表现为循环软化,这是由于合金在不同温度范围内具有不同的微观变形机制。在应变峰值、应变谷值以及同时在应变峰值和谷值分别引入保持时间后,合金的高温低周疲劳寿命均有一定程度的降低。     

铸造镍基高温合金M963的高温低周疲劳行为

对铸造镍基高温合金M963在900℃下的低周疲劳行为进行了研究,实验采取轴向总应变控制,应变速率分别为4×10-3 s-1和1×10-4 s-1.结果表明:在相同的总应变幅下,合金在低应变速率下具有较低的寿命,这归因于与时间相关的机制如氧化的损伤作用.疲劳断面以及纵向剖面的SEM分析表明,疲劳裂纹通常萌生于试样表面或亚表面的碳化物或铸造缺陷处.而当应变速率较低时,某些裂纹会在试样表面的枝晶间区域萌生.两种应变速率下疲劳裂纹开裂均呈穿晶形式.     

新型镍基高温合金在模拟燃煤锅炉环境中的腐蚀

在人工合成的煤灰／烟气环境中研究了一种新型镍基高温合金550℃和700℃的腐蚀行为和腐蚀机理。结果表明，合金在550℃发生了不均匀的点蚀，表面形成了一层很薄的Cr2O3膜，腐蚀按照硫化机制发展，合金在700℃腐蚀时，初期发生了氧化和硫化腐蚀，表面生成了保护性的氧化膜，并有内硫化物析出，由于合金表面生成CoO并在表面形成熔融态硫酸盐而逐渐进入加速腐蚀阶段，使合金遭受严重的低温热腐蚀，腐蚀产物外层为疏松的混合尖晶石化合物，内层为致密的氧化物层，在腐蚀层、腐蚀层与基体界面和Cr元素贫化区内分布着硫化物，合金耐腐蚀性能的迅速退化是合金表面Co及其氧化物在混合熔盐中的溶解所致。     

铸造镍基合金K44的高温蠕变行为

研究了铸造镍基高温合金K44在850——900℃，225—380 MPa的高温拉伸蠕变行为，结果表明，实验合金蠕变曲线具有较短的初始阶段和较长的加速阶段，加速阶段较长是由于筏形化的γ粒子和位错相互作用促成的，加速蠕变为应变软化阶段时，可以由关系式ε=εmin(1 c△ε)exp(n△ε)来描述，蠕变断裂数据遵守Monkman-Grant规律，裂纹起源于晶界或枝晶界的空洞。     

镍基高温合金表面完整性研究现状分析

表面完整性是评价零件表面加工质量的重要标准之一。在切削镍基高温合金GH4169的过程中,加工硬化、变质层的形成等是重要的加工难题,因此研究GH4169零件的表面完整性对其高速切削加工过程有重要的意义。从表面粗糙度、表面加工硬化、白层以及表面残余应力等方面对切削镍基高温合金的表面完整性研究进展进行总结,从切削用量、工艺参数和刀具的选用等方面为提升加工零件表面质量提供了重要依据。     

镍基高温合金脉冲电弧加工表面完整性研究

研究脉冲电弧加工镍基高温合金表面微观形貌,包括变质层厚度及特征、加工表面粗糙度、显微硬度,综合考虑以上各方面,研究脉冲电弧工作时,脉冲频率、占空比两种加工参数对表面变质层完整性的影响规律,得出频率和占空比较高时更容易产生裂纹,较低的频率和占空比会使熔化凝固层的厚度提高。     

GH738高温合金热加工行为

采用Gleeble-1500热模拟机对GH738镍基高温合金进行高温热压缩变形实验,分析该合金在变形温度1000~1160℃、应变速率0.01~10s-1、工程变形量15%~70%条件下流变应力的变化规律。确定GH738合金热变形方程,建立热加工图(Processing map),并通过组织观察对热加工图进行解释。GH738合金热变形激活能Q为499kJ/mol;热加工图随不同变形量而变化,在应变速率较低,温度较高的状态下,能量耗散效率较高。综合应变量为0.2,0.4,0.6和0.8应变量下的热加工图,确立了该合金最佳热加工"安全通道",为GH738高温合金热加工工艺优化提供理论依据。     

Ni基高温合金表面涂覆Al_2O_3-SiO_2涂层的高温氧化特性研究(英文)

在高温合金表面涂覆耐高温陶瓷涂层是一种提高合金高温性能的有效方法。本研究按照铝、硅元素摩尔比3:2的比例,采用溶胶-凝胶法制备Al2O3-SiO2复合溶胶,并涂敷于Ni基高温合金表面。为考察该涂层的高温氧化特性,分别对涂层进行1000和1200℃下20h长时热处理和800℃循环氧化20次试验。利用SEM观察涂层表面和截面的微观状态,利用红外光谱(FT-IR)分析凝胶的结构变化。结果表明,复合涂层与Ni基高温合金基体间结合紧密,在1000℃长时间热处理后涂层无明显剥落,并可经历800°C多次热循环处理,具有良好的耐高温氧化特性。