镍基高温合金中γ′相的高温稳定性及筏状结构的形成

γ′相是镍基高温合金中的主要强化相，它在高温下的稳定性问题非常关键。本文综合论述了镍基高温合金中γ′相的高温稳定性及其筏状结构形成的研究进展，总结了γ′相筏状结构研究的主要结果，对筏状γ′相的形成机制也进行了综合分析。     

镁在一种高温合金中的分布和形态

本工作的重点是研究不同Mg含量及其在一种镍基高温合金中的分布和形态。用金相、相分析、扫描电镜及其能谱等方法证明:Mg能进入γ′相中,增加γ′相的晶格常数,并能富集于碳化物的相界面,起到分散和细化碳化物的作用。     

含5%铬镍基单晶高温合金相分析

近年来单晶技术的发展解决了镍基高温合金晶界强化问题,使镍基高温合金具有优良的综合性能。合金的高温性能除取决于合金成份和工艺外,还必需进行适宜的热处理。对于新型单晶合金应选择合适的固溶温度,尽可能使铸态粗化γ′,相固溶而使显微组织均匀化,以便时效时能保证析出大量均匀弥散的γ′,相(二次γ′),这种弥散γ′相能提供在一定γ′体积百分数下的最佳蠕变抗力。为了研究不同固溶温度对NASAIR—100合金的组织和性能的影     

r’相在各种电解液中的极化行为

电解提取各种铁、镍基高温合金中γ′相的方法虽已有不少经验.但各类合金中成份不同的γ′相在各种电解液中的极化行为,从未系统研究过.为深入了解合金成份对γ′相极化行为的影响,我们选用了七种铁、镍基高温合金和常用的六种电解液,对合金基体和γ′相的电化学行为进行了系统的研究.通过试验,测出各种合金基体γ和γ′相在不同电解液中的过钝化溶解电位E_(OP)~γ和(?)、钝化电流i_P~r和i_P~r′等.为今后电解提取各类合金中的γ′相提供依据,并从中找出电解提取高温合金中γ′相的普遍规律.     

YGD2201合金精密铸造吊牙的显微组织的观察分析

合金晶界和晶内的主要存在相为粒状和小块状Ｍ６Ｃ和ＭＣ型碳化物及都与基体保持共格关系的尺寸约为８８ｎｍ的球形γ′相。测定了它们的化学组成，发现Ｍ６Ｃ大都为Ａ３Ｂ３Ｃ，ＭＣ中含有较高的钛，Ｍ６Ｃ中含有较高的钼，γ′中钛含量较低，但含有一定的钨量。合金的高温强化机制为：γ′相周围的较高应力声对位错运动的阻碍和γ′的较高反相畴界能使超点阵位错难于切割通过；数量较多的Ｍ６Ｃ和ＭＣ的有效高温强化。     

相图热力学计算在新型钴基高温合金设计中的应用

利用CALPHAD方法建立了Co - Ni -Al-W-Cr新型钴基高温合金热力学数据库,阐述了相图热力学在指导合金设计中的作用,并应用该数据库预测了Co- Ni -W-Cr四元系合金和Co - Ni -Al-W - Cr五元系合金的相平衡关系,分析了Ni含量对Co-Al-W基高温合金γ/γ'相平衡的影响,进一步证明热...     

一种高铬的铁镍基高温合金物理化学相分析

采用物理化学相分析方法研究了高铬的铁镍基高温合金时效后碳化物和金属间化合物的析出行为,通过实验确定了铁镍基高温合金中析出相的萃取方法、相分离方法、钢中析出相的类型和含量、γ′相的粒度分布。研究结果表明,铁镍基高温合金中析出相为γ′、NbC、TiC、Laves和σ,随着时效时间的增加,NbC和TiC相含量变化不大,Laves相和γ′含量略有增加,σ相含量增加比较明显,γ′相的粒度随时效时间明显增加,σ相含量的增加和γ′相颗粒的增大是造成合金高温屈服强度下降的主要原因。研究结果对高铬的铁镍基高温合金成分的控制、生产工艺的选择和热处理制度的合理制定具有指导意义。     

金属及金属间化合物中结构缺陷、杂质及其复合体的电子结构与材料物理性能的研究

摘自冶金部钢铁研究总院研究生刘森英的博士学位论文,导师:戴礼智、王崇愚 本文应用SCF-Xd-SW及Recurrsion方法并结合有关实验研究了几种有重要应用价值的合金,给出了杂质、缺陷及电子结构对材料物理性能的影响及相关机制。主要内容为:①含Mgγ′-Ni_3Al相电子结构研究表明Mg的作用在于加强γ′相基体Ni原子间轨道相互作用,稳定γ′相。②Ni基软磁合金中杂质氧-层错复合体的电子结构研究表明,层错的本质是电子效应。同时,氧-层错复合体作为一个局域物理单元改变层错能,影响位错运动和形变织构类型,并为实验证实。③YBa_2Cu_3O_7超导体中孪晶电子结构计     

微量Mg,Zr在GH 698合金析出相间的分配及其对相组成的影响

采用化学相分析、X射线桁射、SEM等方法研究了微量Mg、Zr在GH698合金析出相间分配规律,及其对γ′的相组成、热稳定性和晶格常数的影响。还研究了Mg在铸态合金经1170℃加热时的扩散现象。结果表明,当合金中Mg含量≤0.012％时,Mg主要进入γ-固溶体,γ′中Ti(Nb)/Al(原子％)比值随Mg含量增加稍有提高;当Mg含量>0.012％时,Mg进入γ′和碳化物中,γ′的Ti(Nb)/Al比值则下降。可以认为,合金强度性能与此比值有关。加入到合金中的Zr主要进入γ′,增大γ′的晶格常数,提高γ′的溶解温度,细化γ′的粒度。     

L12-γ′相共格析出强化 Cuy （Ni3/4Al1/4 ）100-y合金显微组织与性能研究

纳米球状L12-γ′相（Pm-3m,a=0.3572 nm）的共格析出强化Cu-Ni-Al合金兼具优异的力学性能及一定的导电性能,被广泛应用于轨道交通、海洋运输等领域。目前缺乏纳米球状L12-γ′相共格析出的Cu-Ni-Al显微组织演变及性能关联的系统研究。本文锁定Ni∶Al原子比3∶1,制备了系列Cu（y Ni3/4Al1/4）100-y（y=75.00,80.00,85.71,90.00,93.75;原子分数）合金,并详细探讨了合金性能（硬度、电导率及软化温度）、合金成分及显微组织之间的关联。结果表明,低温时效后样品出现大量的退火孪晶并析出纳米球状L12-γ′相。低温时效后Cu-Ni-Al合金的强化机制包括细晶强化和析出强化,随着Cu含量增加（Ni+Al含量减少）,退火孪晶含量减少且L12-γ′相的析出含量逐渐增加,合金硬度、屈服强度及极限抗拉强度也随之降低。而合金导电性能与固溶在Cu基体中的溶质含量相关。最后,通过软化温度测试衡量了合金在高温下的应用潜力。本研究为高性能Cu-Ni-Al合金成分设计提供了有效的实验及理论依据。     

国内生产的INCONEL718合金——GH169合金

Inconel 718合金,又称Udimet718、Lescalloy718、Alloy718C……合金,是国际镍公司惠廷顿分公司1959年研制成功的时效硬化铁——镍——铬基变形高温合金。该合金与同类合金比较,具有以下特点:合金的化学成份,含有5％左右的铌;合金的强化相,除面心立方的γ′相Ni3(Al、Ti、Nb)外,主要是体心四方的γ″相Ni3Nb;合金具     

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。     

镍基高温合金γ'相粗化的三维相场法研究进展

镍基高温合金以其优异的抗疲劳性能、韧性、高温蠕变强度、表面稳定性、抗氧化和抗热腐蚀性能,在航空航天领域引起了广泛的关注。γ'相为Ni3X结构的有序沉淀相,是镍基高温合金最主要的强化相,其粗化行为显著影响着镍基高温合金的高温性能,因而近年来投入了大量的人力物力对γ'相粗化行为进行研究。由于实验二维视场的尺寸限制,对γ'相粗化行为的三维相场法研究发展迅速。在对相场法界面模型及其本质进行阐述的基础上,综述了近年来国内外对镍基高温合金γ'相粗化行为的三维相场法研究结果,并指出了材料科学家们通过实验方法对镍基高温合金进行三维研究的不懈努力,为进一步利用三维相场法研究γ'相粗化行为提供参考,以不断优化镍基高温合金实验参数,减少实验的重复,节约经费和时间。同时,展望了三维相场法研究镍基高温合金的研究方向。     

时效处理对一种新型粉末高温合金组织和性能的影响

对一种新型粉末高温合金进行不同时效处理,观察析出相和显微组织,测试合金室温、高温(750、815℃)拉伸和高温(750℃/750 MPa、815℃/450 MPa)持久性能,分析不同时效处理对合金组织和性能的影响。结果表明:过高的二级时效温度导致γ′相发生Ostwald熟化,减弱了γ′相的强化效果,导致合金的室温、高温强度降低,持久寿命明显缩短。单纯的一级时效,导致二次γ′相未发生进一步长大,三次γ′相微量析出,合金的强度提高,高温塑性显著降低。试样经HT2制度热处理后,二次与三次γ′相匹配良好,γ′相尺寸适当,未发生熟化,强度略有降低,塑性明显提高,综合力学性能优异。     

不同温度下晶面衍射弹性常数的两相模型计算

将镍基高温合金看成基体相γ相(Ni相)和夹杂相γ′相(Ni_3Al相)的两相材料(忽略少量的其他相),利用Eshelby夹杂理论和自洽方法,建立计算两相材料晶面衍射弹性常数的两相模型。再通过准谐德拜理论和第一性原理计算,获得高温下两相单晶体的弹性刚度系数,代入模型计算镍基高温合金相关晶面在不同温度下的衍射弹性常数。计算结果与文献报道的实验测量值误差较小,验证了模型的准确性。     

温度梯度下Ni-Al合金γ'相沉淀过程研究

镍基高温合金航空发动机涡轮叶片等高温部件,材料经受高温下的温度梯度和应力作用。合金强化相Ni3Al在温度梯度下的沉淀及微观组织演变动力学决定着其空间形貌和分布,从而影响高温合金的性能。采用相场动力学模型,将温度增量耦合到自由能函数中,研究温度梯度下Ni-Al合金γ'(Ni3Al)相的微观形貌、尺寸、颗粒数密度以及成分演化规律。随着温度梯度的增加,高温区γ'相的数量减少,方块状形貌更加明显,γ'相的体积分数达到平衡值的时间延长,平衡体积分数逐渐减小。在长大及粗化阶段,γ'相颗粒半径随着温度梯度的增加而增加,γ'相颗粒数密度逐渐减小。温度梯度下γ'相的演变动力学规律对非均匀温度下的合金微观组织演变和性能分析有一定的参考价值。     

固溶处理GH169合金的相分析

GH169合金系Ni—Fe基高温合金,它含有较高的铌,使形成大量弥散的丁″(体心四方Ni_3Nb),对合金起主要强化作用;含有少量的铝和钛以形成厂′相共同强化合金。此外,合金中还存在少量的NbC、8(正交晶系Ni_3Nb)等相。合金的相组成比较复杂。     

Re基扩散阻挡层对镍基高温合金抗氧化性能影响的研究进展

介绍了镍基高温合金扩散阻挡层（DBC）系统的概念及原理,综述了Re基阻挡层在高温环境中的循环和等温氧化性能。分析表明,Re基阻挡层能有效避免高温涂层中铝元素的贫化,提升合金试样的抗氧化性能。同时,阐述了Re基阻挡层降低二次反应区厚度的机理,即Re基阻挡层通过抑制涂层中铝元素与基体中合金元素的相互扩散,阻止镍基合金中γ/γ′相向β相的转变,从而降低由于相变造成的二次反应区的形成程度。最后,对Re基扩散阻挡层的应用进行了总结与展望。     

抗热腐蚀无钴镍基铸造高温合金的设计

包括理论分析和试验验证的合金设计是用于发展燃气轮机叶片材料的一种新方法。本文数学模型的理论分析,包括确定合金相成分和量、γ基体稳定性、γ′相稳定性、热腐蚀抗力和密度等。在试验验证中,研究了高温机械性能,热腐蚀性能和长时显微组织稳定性。无钴镍基高温合金GH543即是从理论分析的最终的12种成分中选择出来的。数学模型计算和预测与合金试验结果基本一致。     

铌对镍基高温合金堆垛层错能的影响

在高温合金中,堆垛层错强化起着重要的作用。层错强化机制的主要特征在于其强化效果不随温度的升高而减弱。本实验采用X射线透射织构方法,测定了Nb对一种Ni基高温合金基体堆垛层错能的影响。测试结果表明,随着Nb含量的增加,所研究合金的层错能值逐渐下降,因而引起扩展位错宽度不断加大,使位错交叉滑移的阻力上升,结果导致合金高温强度的提高。