热处理工艺对K445抗热腐蚀高温合金中γ相的影响

针对燃气轮机叶片的材料、制造工艺对燃气轮机的影响问题,研制了一种新型抗热腐蚀高温合金K445,它可作为燃气轮机的叶片材料.在研究中主要探讨了固溶处理及时效处理对γ相尺寸、形态和分布的影响.结果表明,随固溶处理温度的升高,γ相尺寸增加,长大激活能为162kJ/mol.合金中枝晶间γ相的固溶温度高于枝晶干γ相的固溶温度.当固溶温度达到1160℃时,枝晶干γ相开始固溶,当温度达到1200℃时,二次γ相完全溶解;固溶保温时间为1～3h时,γ相出现分裂花样,4h时γ相发生定向排列;二级时效使γ相尺寸和数量增加,而一级时效后γ相呈双态分布.通过调整热处理工艺,可改变γ相的尺寸、形态和分布,改善合金性能,进一步发挥合金潜力     

P对一种新型Ni-Fe基铸造高温合金组织和性能的影响

研究了P元素添加对一种700℃先进超超临界电站汽轮机气缸和阀体用新型Ni-Fe基铸造高温合金组织特征和力学性能的影响。结果表明:P元素的添加使合金枝晶组织粗化且合金元素偏析程度增大。经标准热处理后,合金的主要析出相为γ'相、M C型碳化物、M_(23)C_6型碳化物和Ti(C,N)型碳氮化物。P元素添加对析出相类型无明显影响,却增加晶界M_(23)C_6型碳化物的形核率并减小其尺寸。合金的拉伸强度随P元素的加入无明显变化,然而,700℃/400MPa条件下的持久寿命和塑性明显降低。合金力学性能的变化被归因于枝晶粗化和偏析程度增加引起的晶界和枝晶间强度降低。     

元胞自动机法模拟Al-4．5mass％Cu枝晶生长

通过引入溶质再分配、溶质扩散、界面能各向异性和界面曲率,构建了描述合金凝固微观组织形态演变的2D元胞自动机模型。并用该模型研究了Al-4.5mass%Cu合金凝固过程中树枝晶长大过程。结果表明:该模型较好地描述了枝晶生长、晶间和枝晶偏析。凝固过程中的溶质再分配直接影响着树枝晶的生长形貌和微观偏析形成。成份过冷是液/固界面失稳的主要原因,激发二次晶或三次晶产生。二次晶生长是相互竞争的过程,在成分过冷和曲率过冷作用下,二次晶根部溶质富集程度大,出现明显的"颈缩"。在枝晶生长过程中,枝晶间会形成小范围、高溶质浓度的孤立液体区域,形成晶间偏析或点偏析,树枝晶形貌对晶间偏析程度影响较大。在各枝晶臂上,先凝固部分溶质浓度较后凝固部分溶质浓度低,并且中心溶质浓度较边缘处溶质浓度低,形成枝晶偏析,枝晶偏析在枝晶的亚稳态生长阶段更显著。     

“盐浴”冷却温度对FGH95合金组织与持久性能的影响

通过对不同工艺处理的FGH95合金进行组织形貌观察及持久性能测试,研究了“盐浴”温度对合金组织与持久性能的影响．结果表明:经1 150 ℃固溶及650 ℃盐浴冷却时和时效处理后,细小γ′相在晶内弥散析出,且少量碳化物在合金中弥散分布;随盐浴温度降低,细小γ′相尺寸逐渐减小,碳化物数量增加．当盐浴冷却温度降低到520 ℃,合金中细小γ′相尺寸进一步减小,且较多细小碳化物在晶内弥散析出,可改善晶内强度,使合金在实验条件下具有较长持久寿命．     

激光熔化沉积V-5Cr-5Ti合金第二相的固溶和时效行为

使用激光熔化沉积(LMD)技术制备的V-5Cr-5Ti合金中存在大量偏析分布在晶界/枝晶界的第二相.由于钒合金基体无法通过热处理进行相变强化,其力学性能主要取决于第二相,因此十分有必要研究如何采用固溶和时效热处理来消除LMD钒合金中的第二相偏析.研究结果表明,随着固溶温度从800℃升至1560℃,LMD钒合金中的第二相...     

快速凝固FGH95合金粉末的非平衡溶质分配

测定了用等离子旋转电极雾化工艺方法生产的FGH95合金粉末颗粒的枝晶偏析,并运用显热容法计算了合金粉末颗粒快速凝固过程中的非平衡溶质分配系数．结果表明：FGH95合金粉末颗粒枝晶间富Mo、Nb、Ti元素而贫Ni、Co、W元素;随着粉末颗粒尺寸的减小,溶质分配系数远离平衡值的程度增大,枝晶偏析也明显减小．     

热处理对Mg-Y-Gd-Nd-Zr显微组织及力学性能的影响

以快速凝固Mg-Y-Gd-Nd-Zr镁合金为研究对象,采用金相显微镜、扫描电镜和能谱仪等研究了热处理工艺对镁合金组织和性能的影响.结果表明,铸态镁合金内部存在严重的成分偏析,Mg12Nd和Mg24(Y,Gd)5共晶相在晶界处聚集.在525℃固溶处理温度下,随着固溶处理时间(6,8,10 h)延长,合金中非平衡共晶相发生溶解,晶粒不断长大.在525℃/8 h工艺时,Mg5Y第二相分布均匀且合金晶平均尺寸最为理想,成分偏析基本消除.525℃/8h+250℃/16 h热处理后合金晶粒内部析出细小弥散的β析出相,能够阻碍晶粒长大改善镁合金组织及力学性能,因此该工艺是Mg-Y-Gd-Nd-Zr铸态合金最优热处理方案.     

Ti-6Al-2Zr-15Ni合金固溶过程中Ti2Ni相的形貌变化

利用光镜、扫描电镜、透射电镜和X射线衍射术观察和分析了Ti-6Al-2Zr-15Ni合金在不同温度固溶处理后的显微组织．该合金的铸态组织由枝晶和枝晶间共晶组成,枝晶为Ti2Ni纤维和仅基体组成的共析组织,枝晶间共晶由棒状α相和Ti2Ni基体组成．固溶处理时Ti2Ni相的形貌和尺寸发生了明显变化．850℃以下固溶,随固溶温度的升高,纤维状的Ti2Ni发生了熔断,粒化和粗化等过程．900℃固溶时,枝晶内仪相转变为β相,Ti2Ni溶解,枝晶间α/Ti：Ni共晶组织转变为半连续Ti2Ni相分布于晶界．随温度的升高,晶界Ti2Ni球化,并在960℃时发生多边化,970℃时多边形Ti2Ni的棱角钝化．     

Mn对铸造K325合金凝固组织和元素偏析的影响

采用光学显微镜、扫描电镜(SEM)和电子探针(EPMA)技术,研究了Mn含量对铸造K325高温合金凝固组织和元素偏析的影响。研究结果表明,Mn元素添加对合金晶粒度和二次枝晶间距无明显影响,却明显促进Nb、Mo元素偏聚于枝晶间,增大合金的偏析倾向。Mn元素的添加,使得Mn元素由正偏析元素变为负偏析元素,但Mn元素对合金铸态组织中第二相析出行为并无明显影响。     

碳对高温合金DZ417G定向凝固组织及持久性能的影响规律

采用扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)等方法研究了3种不同碳含量的DZ417G高温合金的凝固组织、热处理组织和持久性能,分析了合金显微组织和持久性能之间的关系。结果表明:随着C含量的增加,合金中的共晶数量减少,MC碳化物数量增多。经过热处理后,枝晶干的γ'相呈均匀细小的立方块状,且枝晶间的共晶及粗大的γ'相基本回溶,达到了较好的均匀化效果;MC碳化物发生了退化反应,出现了M23C6碳化物。随着C含量增加,合金的持久寿命减小,这是因为合金中未消除的共晶、碳化物及缩松会成为合金性能的薄弱位置,而C会直接引起合金中的共晶及碳化物数量的变化,因此,认为含碳量为0.05wt.%时,合金的持久性能最佳。     

新型细化剂对K4169高温合金微观组织的影响

研究了新型晶粒细化剂对K4169高温合金枝晶组织、元素显微偏析和合金相的影响。实验结果表明：在同一浇注温度下，细晶铸造试样的一次枝晶主轴长度较普通铸造试样明显缩短，但二者的二次枝晶臂距没有显著差别。晶粒细化后，晶粒的形态由普通铸造组织中的树枝晶向细晶组织中的粒状晶转变，而反合金中主要元素Fe、Cr、Nb、Mo和Ti的偏析减轻，这些均有利于提高细晶铸件的机械性能。另外，MC型碳化物和Laves相的尺寸、数量和形貌在晶粒细化前后变化不大。     

凝固参数对定向凝固合金DZ22枝晶特性的影响

采用ＺＭＬＭＣ超高梯度定向凝固装置，研究了不同凝固参数下定向凝固高温合金ＤＺ２２的枝晶特性．结果表明，冷却速率增大，枝晶臂间距显著细化，枝晶偏析被强烈抑制．当冷却速率为５４．２Ｋ·ｓ－１时，一次、二次枝晶臂间距λ１和λ２分别为２８．μｍ和８．４μｍ，Ｎｂ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｃｒ、Ｃｏ、Ｗ等元素的偏析比均趋近于１     

固溶处理对Mg-Gd-Y-Zn合金微观组织及硬度的影响

为研究不同固溶温度和时间对Mg-Gd-Y-Zn合金微观组织及时效对其硬度的影响,通过不同的固溶方式对铸态Mg-Gd-Y-Zn合金进行均匀化热处理,采用光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)和高温激光共聚焦显微镜等方法,对Mg-Gd-Y-Zn合金进行了微观组织分析,利用维氏硬度计测量Mg-Gd-Y-Zn合金的硬度。研究结果表明:随着固溶时间的增加,晶界处块状长周期有序结构相增多,晶粒内部针状长周期有序结构相数量随固溶时间延长而增加,晶界偏析减少。固溶处理10h后,晶内针状长周期有序结构相逐渐减少、消失。该合金在560℃/10h的固溶条件下,晶内针状长周期有序结构相最多,晶界处的条状长周期结构相也较多,该合金在200℃/60h时达到峰值时效,峰值硬度为114HV,晶内针状LPSO结构相较多,穿过晶界生长到相邻晶粒内部,显著提高合金性能。     

GH188合金的微观组织和均匀化工艺

利用微观组织分析手段研究了GH188合金铸锭和均匀化后合金的显微组织及元素的偏析情况。结果表明:合金的铸态组织中主要的析出相是M6C和M23C6;合金中偏析程度较为严重的元素为Mn和Si,釆用1180℃/20h均匀化工艺可以明显减轻枝晶偏析,获得较均匀的组织.     

镍基单晶高温合金亚结构细化和偏析研究

利用高梯度定向凝固技术（ＨＧＤＳ）对镍基单晶高温合金亚结构枝晶组织的超细化和显微偏析进行了研究。结果表明,在高的凝固界面温度梯度下,得到具有超细枝晶组织的材料,枝晶偏析的程度和尺度都减小,对均匀化处理和提高材料的性能都有利。     

K3625高温合金微观组织的研究

实验合金为通过真空感应炉冶炼的不同Al、Ti和B含量的K3625合金。采用扫描电子显微镜(SEM)观察固溶态IN625合金微观组织,用能谱仪(EDS)和透射电镜(TEM)对合金进行析出相鉴定,并研究Al、Ti和B元素的添加对合金微观组织的影响。结果表明:K3625合金铸态凝固组织为树枝晶结构,一次和二次枝晶都比较明显,没有三次枝晶;合金中析出的第二相都是富含Nb元素的MC。添加0.2%Al和0.2%Ti元素对合金枝晶组织和析出相影响很小;而添加0.04%B元素能够促进二次枝晶臂的生长,增大二次枝晶间距。     

强化固溶对7055铝合金力学性能和断裂行为的影响

残余可溶结晶相颗粒是制约高强度铝合金力学性能的重要因素。作者通过改变固溶热处理条件并结合金相组织观察和断口分析研究了强化固溶对提高7055铝合金力学性能的作用。结果表明：采取逐步升温固溶处理可使最终固溶温度超过多相共晶温度而不产生过烧组织,提高余可溶结晶相的固溶程度和合金力学性能。强化固溶的7055合金的屈服强度和抗拉强度分别达715MPa和750MPa,且延伸率约为10％;微量元系Zr比Cr更有利于提高7055合金的力学性能,且在强化固溶条件下,提高效果更加明显。通过断口分析显示,合金的断裂属晶内韧窝断裂与沿晶断裂的混合断裂;强化固溶后,残余结晶相引起的晶内韧窝断裂减少,沿晶断裂增加。     

碳、铌对Inconel 718合金熔敷层组织与性能的影响

为了提高Inconel 718合金焊接接头的塑、韧性，开发了具有良好力学性能和热加工性能的镍基高温合金焊接材料.通过适当调整Inconel 718高温合金中的碳、铌含量，并在一定工艺参数下进行熔敷，然后再进行扩散退火和固溶、时效处理；研究了C、Nb含量变化对Inconel 718高温合金熔敷层的组织和性能的影响.实验结果表明：焊后熔敷层的组织主要由γ固溶体构成，枝晶间出现白色的Laves相；经扩散退火处理后，Laves相发生溶解；在相同的处理条件下，熔敷层的屈服强度和硬度对碳、铌成分的变化比较敏感.     

GH2107高温合金力学性能的研究

对热处理态下的镍铁基高温合金GH2107进行瞬时拉伸试验及持久试验,拉伸试验在室温和高温下进行,室温至高温的拉伸断口从沿晶断转向穿晶断,合金的屈服强度在700℃有明显的回升。将持久试验获得的数据构成LMP拉伸米勒曲线,可预测其持久寿命,在700℃200MPa下合金的寿命可达十万小时,优于同类别的其它合金。     

枝晶间距对镍基单晶合金蠕变性能的影响

为了研究枝晶间距对镍基单晶合金组织与蠕变性能的影响,采用不同抽拉速率制备出两种不同枝晶间距的单晶镍基合金.通过蠕变性能测试及组织形貌观察,研究了枝晶间距对合金成分偏析及蠕变性能的影响.结果表明,随着合金枝晶间距的减小,元素成分偏析程度降低,且在相同热处理条件下,枝晶间距较小的合金具有较好的蠕变性能.合金在稳态蠕变期间的变形机制是位错攀移越过筏状γ′相,而蠕变后期的变形机制是位错在基体中滑移和切入筏状γ′相.蠕变断裂后,在试样不同区域筏状γ′相具有不同的形貌,在远离断口区域,筏状γ′相与应力轴方向垂直,而在近断口区域,筏状γ′相尺寸及扭曲程度均增加.