FGH95合金激光成形定向凝固显微组织与性能

利用FGH95合金粉末在DD3单晶基材和定向凝固镍基高温合金的择优晶面(与择优晶向垂直的晶面)上进行激光多层涂覆实验，得到了从基材外延生长的单晶涂覆层。涂层由细小柱状枝晶组织组成，枝晶一次间距约为10μm，二次臂退化。由于局部凝固条件的不同，枝晶干区域的γ′相为球形、枝晶间区的γ′相为立方体形态，尺度均小于0．1μm。激光涂覆层中的主要元素Cr和Co的偏析比基材铸态组织中的偏析大大减轻。对标准热处理后的试样进行分析表明：试样中的γ′相主要为方圆形，且尺度均匀。涂层中各元素的显微偏析比热处理之前有明显减轻。沿片状力学性能试样柱状晶生长方向进行拉伸，强度指标达到同种材料粉末冶金试件的97．9％，塑性超过粉末冶金试件。断口分析表明，FGH95合金的断裂机制为塑性断裂。     

超声冲击细化FGH95镍基高温合金激光熔覆层组织

采用超声冲击工艺对FGH95镍基高温合金激光熔覆层进行处理. 利用金相显微镜分析超声冲击前后激光熔覆层微观组织的变化特征,采用图像分析软件Image-Pro Plus测量晶粒尺寸,并对超声冲击处理前后熔覆层截面的显微维氏硬度进行了对比分析. 结果表明, 超声冲击处理后熔覆层发生塑性变形,并沿深度方向晶粒具有不同程度的细化. 强塑性变形区内位错塞积现象显著,熔覆层组织形成细化的小晶块;次塑性变形区深度范围为0.1~0.25 mm,其微观组织中存在大量细化的树状枝晶;微塑性变形区内等轴晶细化至5.4 μm,细化深度达0.7 mm. 超声冲击处理后熔覆层显微维氏硬度显著增大,表面显微维氏硬度值最大为594.25 HV,相比未经冲击熔覆层提高1.3倍.     

热处理对激光熔覆合金层组织性能的影响

本文用横流式CO_2气体激光器在碳钢基材表面上熔覆四种牌号的硬面合金层(NiWC25,Ni55,Fe450,Stellitel2),并对激光熔覆合金层进行不同温度下的回火热处理,然后用金相显微镜,耐磨试验机等对激光熔覆合金层回火前后的显微组织,硬度及耐磨性能进行了较详细的研究。结果表明:(1)四种牌号合金层的耐磨性均远大于碳钢的耐磨性,并且还具有良好的抗高温性能;(2)高温回火热处理可以细化合金层的组织,因而进一步提高其耐磨性。     

钽对激光熔覆CoNiCrAlY高温合金涂层组织结构的影响

用激光熔覆方法制备了不同Ta含量的CoNiCrAlY高温合金涂层。采用扫描电镜（SEM）对该涂层的形貌进行了观察和成分的能谱分析,采用XRD对涂层进行了合金的物相分析。结果表明,随着Ta含量的变化,熔覆层的组织形貌有明显不同,加Ta后涂层的基本组织是α-Cr、γ-Co固溶体、β-CoAl、钴钽化物等。Ta能促进Co3Ta和β-COAl的形成。     

高温模具表面激光熔覆耐磨合金

用2kw CO 激光和送粉工艺,在4Cr5MoV_1Si 钢表面熔覆一层高温耐磨合金(Ni 基高温合金+WC),并应用于轧钢机导向板工作面。用扫描电子显微镜、电子探针和 x 射线衍射技术分别进行熔覆层的组织形态观察,微区成分分析和物相的鉴定。结果表明,熔覆层显微组织主要有许多弥散分布的 W_2C、(W,Ti)C_(1-x)、WC 和共晶态的 M_(12)C 及γ(f、c、c)母体相组成。室温及高温硬度测试结果表明,熔覆层有适中的室温硬度和相对较高的高温硬度。实际生产考核结果表明,激光熔覆导向板使用寿命大大提高,每对可轧钢1000～1100吨,而4Cr_5MoV_1Si 和普碳钢分别为400～500吨和200吨。     

铸钢激光熔覆Ni-WC合金涂层的超显微硬度研究

本文运用UMHT－3型超显微硬度仪结合X射线衍射仪、EDAX能量损失谱仪对铸钢表面激光熔覆Ni-WC合金涂层的组织和性能进行了研究。结果表明：由表面到内部硬度值呈现较为复杂的变化，结合组织分析结果给出了解释。     

激光熔覆NiCrBSiC合金组织及性能研究

采用CO2激光器及LASERCELL-1005六轴六联动三维激光加工机床,利用粉末预置法在40Cr基体上进行激光熔覆处理。用扫描电镜、X射线衍射仪、EG＆G M273电化学测试系统及显微硬度计等对熔覆层进行微观组织观察和性能测试。结果表明：熔覆层主要由FeNi3、Ni3B、C23C6等相组成。激光熔覆后耐蚀性能有大幅度改善;硬度明显提高,其最大值为约基体硬度的4倍。扫描速度增大,显微组织变得细小均匀、晶间排列紧密;熔覆试样的耐腐蚀性能增强,硬度变大。     

激光直接烧结FGH95高温合金冲击韧性试验研究

基于直接激光金属烧结成形技术,进行了FGH95镍基高温合金粉末的快速成形试验,研究了工艺参数对样件冲击韧性的影响,并分析了断口形貌。试验结果表明:激光功率对冲击韧性的影响最为显著,当激光功率为1 000 W和900 W时,样件常温冲击韧性和高温冲击韧性分别达到最大值109.09 J/cm2和101.82 J/cm2;在试验参数范围内,样件高温冲击韧性与常温冲击韧性变化趋势基本一致,数值相差不大;断口呈现典型的韧窝断裂特征。     

粉冶高温合金FGH95相析出的研究

本文研究了粉冶镍基高温合金FGH95经1200℃-1h冰水冷或1120℃—1h吹风冷固溶处理后于中温区(650℃—950℃)时效产生相的析出情况。其研究结果为FGH95的热变形和热处理工艺提供了重要的依据。     

等离子旋转电极雾化FGH95高温合金粉末的预热处理

在不同热处理制度下对等离子旋转电极雾化(PREP)FGH95高温合金粉末颗粒进行预热处理，并对热处理粉末颗粒微观组织、碳化物析出相及γ相的变化规律进行研究。结果表明：随着预热处理温度升高，树枝晶组织逐渐消失，γ相由圆形逐渐转变为方形，粉末颗粒中的MC′型亚稳碳化物发生分解和转变，析出稳定的MC，M23C6及M6C型碳化物。M23C6碳化物的析出温度为950℃，M23C6与M6C碳化物的相互转变温度为1000～1050℃，M23C6和M6C的溶解温度为1100℃。     

FGH95高温合金的静态再结晶机制

对热等静压FGH95合金高温挤压形变后的试样进行静态再结晶处理,讨论了其再结晶形核机制及γ′相对再结晶过程的影响.结果表明:合金在γ′相几乎完全溶解温度以上再结晶时,形核以应变诱发晶界迁移机制进行,而在γ′相大量存在的温度范围内则是以亚晶粗化形核机制进行;γ′相的分解速率对再结晶速率有重要影响,随再结晶温度的升高,γ′相分解速率加快,再结晶激活能减小,再结晶速率加快,γ′相分解后以同步或不同步方式重新析出.     

热等静压温度对FGH95合金组织及点阵常数的影响

通过对FGH95合金进行不同温度的热等静压（HIP）处理、组织形貌观察及XRD谱线分析,研究了热等静压温度对合金组织与平均点阵常数的影响。结果表明,在低于γ＇相溶解温度热等静压时,合金中粗大γ＇相沿原始颗粒边界区域不连续分布;随热等静压温度提高,合金中粗大γ＇相的数量、尺寸逐渐减小;经1180℃HIP后,合金中粗大γ＇相完全溶解,晶粒尺寸明显长大。由于γ、γ＇两相的平均点阵常数相近,其叠加作用使合金中γ、γ＇两相的X射线衍射峰不对称,对不同温度热等静压合金进行XRD谱线测定及分析表明,随热等静压温度提高,合金中γ、γ＇两相在室温的平均点阵常数略有增大,而晶格错配度的绝对值略有减小。     

FGH95粉末镍基合金组织结构对蠕变机制的影响

通过对热等静压态FGH95合金进行完全热处理、组织形貌观察、点阵常数测定和蠕变曲线测定,研究了FGH95镍基合金的组织结构和蠕变机制.结果表明:合金经热等静压成型后,粗大γ′相沿原始颗粒边界不连续分布,经高温固溶和时效处理后,晶粒尺寸无明显变化,粗大γ′相数量减少,且细小γ′相和MC碳化物在合金中弥散析出,可提高合金蠕变抗力,同时由于γ′相形成元素A1、Ti溶入基体,经XRD谱线测定,γ′相的平均点阵常数减小,而γ体相平均点阵常数增加,致使γ/γ′两相晶格错配度减小;在实验温度和应力范围内,测得合金的蠕变激活能为630.4 kJ/mol.在蠕变期间,FGH95合金的蠕变机制是位错在基体中运动或剪切γ′相,其中,蠕变位错以Orowan机制绕过γ′相,而＜110＞超位错切过y′相发生分解形成(1/3)＜112＞超肖可莱不全位错+层错的位错组态.     

等离子旋转电极雾化FGH95高温合金粉末颗粒凝固组织特征

对等离子旋转电极雾化(PREP)FGH95高温合金粉末颗粒凝固组织特征进行研究,并用数值分析方法计算了FGH95合金粉末凝固过程中冷却速率与粉末粒度之间的关系,结果表明:粉末颗粒表面凝固组织主要是树枝晶和胞状长大晶,随着粉末颗粒尺寸的减小,内部凝固组织由树枝晶为主逐渐转变为以胞状晶及微晶组织为主,冷却速率与粉末粒度之间的关系为T=2.267×109d-1.649,由此得出FGH95合金二次枝晶臂距与冷却速率之间的关系为S=36.2T-0.24.     

FGH97高温合金TLP焊接接头组织分析

采用BNi82CrSiB中间层材料对FGH97高温合金进行了过渡液相(TLP)焊,研究了焊接温度为1150℃不同保温时间条件下的接头组织.结果表明,随保温时间的延长,焊缝宽度逐渐增大,焊缝中等温凝固区γ固溶体的数量逐渐增多,而焊缝中央非等温凝固区树枝状γ/Ni2B共晶、γ/γ'共晶、Ni3Si、M23B6和Cr2B等物相逐渐减少并消失,最后形成致密的γ固溶体焊缝组织.同时,随保温时间的延长,焊缝两侧扩散区的宽度逐渐增大,且有针状、颗粒状和蠕虫状的M3B2型硼化物析出,且越远离焊缝,析出相的数量越少.     

热等静压温度对FGH95合金组织和持久性能的影响

通过对FGH95合金进行不同温度的热等静压处理、组织形貌观察及持久性能测试,研究热等静压温度对合金组织结构与持久性能的影响。结果表明:在低于γ′相溶解温度进行热等静压时,粗大γ′相沿颗粒边界区域不连续分布;随热等静压温度的升高,合金中一次粗大γ′相的数量、尺寸逐渐减小,经1 140℃固溶处理后,晶粒尺寸无明显变化;合金经1 180℃热等静压及完全热处理后,粗大γ′相完全溶解及γ′相贫化区消失,晶粒尺寸明显长大,γ′相和细小碳化物沿晶界及晶内弥散析出,因而合金具有较好的持久性能;合金在持久性能测试期间的变形机制是位错在基体中滑移及剪切γ′相。     

FGH97合金的显微组织

结合FGH97合金的制备工艺,采用显微组织观察等手段,对合金的显微组织进行了分析研究与讨论,结果表明,直接热等静压成形的FGH97合金的晶粒组织均匀,晶粒度为6～7级;合金中的Hf元素对减少合金中的原始颗粒边界(PPB)有着显著作用,同时,Hf元素会进入γ'相和碳化物,提高γ'相的强度和碳化物的稳定性;合金的显微组织具有弯晶特点,这对合金的塑性和韧性非常重要.     

固溶温度对FGH95镍基合金持久断裂机制的影响

通过对不同温度固溶处理的FGH95合金进行组织形貌观察及持久性能测试,研究了组织结构对合金持久性能及其断裂机制的影响。结果表明:经1150℃固溶和时效处理后,合金中有粗大γ′相在较宽的边界区域不连续分布,其周围存在γ′相贫化区;经1160℃固溶及时效处理后,合金中粗大γ′相完全溶解,在晶内弥散分布高体积分数的γ′相,并有粒状(Nb,Ti)C碳化物在晶内及沿晶界不连续析出;经1165℃固溶和时效后,合金的晶粒尺寸明显长大,并有硬而脆的碳化物膜沿晶界连续析出。在650℃/1034MPa条件下,经1160℃固溶和时效的合金,由于在晶界处不连续析出的粒状碳化物对晶界具有钉扎作用,可有效阻碍晶界滑移,使合金具有较好的抗蠕变性能。合金蠕变后期的变形特征是晶内发生单取向和双取向滑移,随着蠕变进行,滑移迹线增多,并在晶界处引起应力集中,致使裂纹在晶界处萌生及扩展并最终导致断裂。