Hf含量对FGH97合金γ/γ′晶格错配度的影响

采用X射线衍射(XRD)方法测算镍基粉末冶金高温合金FGH97中γ和γ′相的晶格常数,计算出γ/γ′晶格错配度。结果表明:γ′相的晶格常数比γ相的小,错配度为负值。Hf 主要存在于γ′相中,随着合金中 Hf 加入量的增加,进入γ′相中 Hf 的数量增加,使γ′相的晶格常数逐渐增大,错配度的绝对值逐渐减小。     

镍基合金DD10中γ/γ'晶格错配度厚度效应的X射线衍射分析

利用四轴X射线衍射仪(XRD)测定片状DD10镍基单晶高温合金减薄至不同厚度时基体相(γ)和沉淀强化相(γ′)的晶格常数.根据减薄过程中两相间约束变化得到晶格常数和错配度变化规律,计算出合金从三维块体错配应力状态向二维平面应力状态转化达到失稳状态的临界厚度以及与不同应力状态对应的晶格错配度.依照一定的假设条件,推算出与应力松弛条件对应的无错配应力状态下两相的晶格常数.分析结果表明:合金减薄达到临界厚度后,γ′相晶格常数随厚度减小而线性变小,γ相晶格常数无明显变化,与此对应的晶格错配度绝对值变大;减薄过程伴随γ/γ′两相间约束的减弱和相间微观应力松弛,晶格取向差和晶体嵌镶度增大,表层应力状态向平面应力状态转化.测量得到的临界厚度与无错配应力状态下的晶格常数可为高温合金单晶材料的应用设计和残余应力测试提供参考.     

Re及温度对单晶镍基合金晶格常数及错配度的影响

通过对不同状态及不同Re含量单晶镍基合金进行高、低温X射线衍射谱线测定及组织形貌观察,研究Re含量及温度对单晶镍基合金中γ、γ′两相晶格常数及错配度的影响。结果表明:铸态合金中γ、γ′两相有较大的晶格常数及错配度;经完全热处理后,立方γ′相以共格方式嵌镶在γ基体中,合金中两相的晶格常数及错配度略有减小;长期时效使γ′相粗化后,两相之间出现界面位错,使合金中两相的晶格常数及错配度绝对值增加。随Re含量增加,合金中γ、γ′两相在室温的晶格常数增大,错配度的绝对值减小。与γ′相相比,γ基体相有较大的膨胀系数,因此,随温度提高,合金中两相晶格错配度的绝对值增大。     

镍基高温合金中γ/γ’两相晶格错配度的研究进展

综述了表征镍基高温合金中γ/γ’两相晶格错配度的各种方法,也总结了合金元素、热处理制度、形变、厚度等各种因素对错配度影响的研究进展。     

长期时效对FGH97合金γ’相演化的影响

采用场发射电镜观察了FGH97合金经过不同时效温度和时效时间后不同形态γ’相的演化规律。结果表明:不同温度下一次γ’相和二次γ’相平均尺寸随时效时间的增加存在最大值,三次γ’相平均尺寸随时效时间延长呈线性增长;550℃时效后二次γ’相由立方形长大为不规则形,分裂成为田字花瓣形或蝶形,而后沿<100>方向分解为小立方形;在750℃时效后期,二次γ’相出现边界融合现象,且小三次γ’相消失。时效后硬度值的变化与γ’相尺寸有关。     

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.     

Hf在粉末冶金镍基高温合金中的相间分配及对析出相的影响

利用三维原子探针（3DAP）,SEM,TEM和相分离方法,研究了5种Hf含量的FGH97粉末冶金高温合金中Hf在γ基体、γ′相和MC相中的分配,以及Hf对γ′和MC析出相的数量、组成和形貌的影响.结果表明:Hf主要进入γ′相和MC型碳化物,γ′相变为（Ni,Co）₃（Al,Ti,Nb,Hf）,MC碳化物变为（Nb,Ti,Hf）C.随着合金中Hf含量的增加,Hf进入γ′相的比例基本不变,进入MC相的比例逐渐增大,进入γ相的比例逐渐减小,即Hf在γ′和MC相的分配比R₁逐渐减小,在γ′和γ相的分配比R₂逐渐增大,R₁和R₂的平均值分别为1:0.1和1:0.05,这表明Hf主要分配在γ′相中,其次分配在MC相中.Hf促进γ′相和MC相析出,影响γ′相的尺寸和形貌,对MC碳化物的尺寸和形貌的影响并不明显.     

粉末高温合金FGH97疲劳裂纹扩展行为的研究

本文研究了氩气雾化制粉+热等静压工艺成型所制备的粉末高温合金FGH97在650℃下的疲劳裂纹扩展性能,并与俄制旋转电极制粉+热等静压工艺成型的EP741NP合金盘件进行对比；重点分析了不同制粉工艺、氧含量、晶粒度、γ"尺寸等因素对裂纹扩展速率的影响。结果表明：氩气雾化制粉+热等静压工艺制备的FGH97合金试验盘具有比俄制旋转电极制粉+热等静压工艺制备的EP741NP合金盘件更好的疲劳裂纹扩展抗力；分析发现晶粒度对氩气雾化制粉+热等静压工艺制备的试验盘裂纹扩展性能影响较为明显,晶粒度越大,疲劳裂纹扩展速率越低；γ"相尺寸的影响次之,在一定范围内γ"相尺寸增大,疲劳裂纹扩展速率略为降低；而氧含量在100~150ppm范围内对疲劳裂纹扩展性能无显著影响。     

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.     

氩气雾化制粉FGH97高温合金组织和性能研究

利用扫描电子显微镜、金相显微镜等研究了氩气雾化制粉(Argon Atomization,AA )+热等静压(Hot Isothermal Pressing ,HIP)的FGH97合金显微组织、夹杂物、原始颗粒边界（Prior Particle Boundary,PPB）、热诱导孔洞（Thermally induced porosity,TIP）等冶金缺陷,统计分析了室温、650℃、750℃拉伸性能、650℃/980MPa持久性能及650℃低周疲劳寿命。试验结果表明：AA + HIP +热处理制备的FGH97材料晶粒度为ASTM8-9级,未发现连续网状的PPB,存在极少量的TIP。晶内γ′多数为正方形,尺寸约为200nm,晶界γ′为1.5～2 μm的长方形,未见粗大γ′相及粗大碳化物。650℃/980MPa 持久时间均值449 h。650℃低周疲劳寿命最大值258909周次,均值达到190014周次。室温、650℃、750℃拉伸性能、650℃/980MPa持久性能以及650℃低周疲劳寿命均满足FGH97合金技术要求。     

热诱导孔洞对FGH97高温合金性能的影响

利用金相设备和力学性能测试装置检测含不同孔隙率的FGH 97高温合金的组织及力学性能，分析不同孔隙率对FGH97高温合金力学性能的影响。结果表明:随着孔隙率的增加，FGH97高温合金的室温屈服强度和抗拉强度降低，延伸率下降；Charpy冲击功随着孔隙率增加而显著下降；FGH97高温合金的拉伸和冲击断裂机制为微孔聚集型断裂，拉伸和冲击断口呈现大量韧窝特征；热诱导孔洞会促进裂纹的萌生和扩展。     

粉末冶金高温合金FGH97的低周疲劳断裂特征

研究了粉末冶金镍基高温合金FGH97在650℃,30—980 MPa,1 Hz实验条件下的低周疲劳断口的宏观及微观特征,裂纹源的类型及其形貌特征,以及裂纹源的位置、缺陷类型、形状和尺寸对低周疲劳寿命的影响.结果表明,在本次实验条件下该合金的低周疲劳寿命均超过了5000 cyc;统计得出,低周疲劳断口裂纹源在表面的试样占23%,在亚表面的占47%,在试样内部的占30%;裂纹源分平台、粉末颗粒、夹杂物3种类型,其中平台类型约占5%,粉末颗粒间断裂占15%,夹杂物占80%.由统计分析和计算得出,不同类型裂纹源对疲劳寿命的影响程度不同:夹杂物最严重,其次为异常粉末颗粒,再次为局部塑性变形.     

夹杂物尺寸及分布对FGH97高温合金低周疲劳性能的影响

利用扫描电子显微镜、能谱仪、金相显微镜、低周疲劳试验机研究了镍基粉末高温合金FGH97材料650℃低周疲劳性能与断口夹杂物尺寸、面积及分布的关系。结果表明:FGH97热等静压材料低周疲劳裂纹源主要由非金属夹杂物引起。非金属夹杂物尺寸小于临界值(约80μm)时,夹杂物尺寸和位置对650℃最大应力980 MPa低周疲劳寿命无明显影响,疲劳寿命均值达到190 992周次。当夹杂物尺寸超过临界值(约80μm)时,则夹杂物尺寸越大,越靠近表面,低周疲劳寿命越低。因此,控制夹杂物尺寸是提高FGH97高温合金低周疲劳寿命的有效方法。     

铪对粉末冶金高温合金FGH97粉末颗粒的影响

研究了不同Hf含量的FGH97合金松散粉末和断口中粉末的组织及析出相。结果表明,粉末颗粒内部的碳化物主要是富Nb、Ti、Hf的MC型碳化物,同时发现粉末颗粒内部存在Zr的氧化物。Hf能进入到粉末颗粒中MC碳化物内,并促进稳定MC碳化物的析出,适量的Hf有利于消除合金中原始粉末颗粒边界(PPB)。粉末颗粒表面的Hf以HfC和HfO2复合形式存在,Hf含量大于0.6%时会对PPB有不利影响。     

长期时效过程中FGH97合金γ′相演化规律

采用场发射电镜观察不同温度和时间时效后FGH97合金的显微组织,总结3种不同尺寸γ’相的演化规律。结果表明:不同温度下,随时效时间增加,一次γ’相和二次γ’相平均尺寸均存在最大值,三次γ’相平均尺寸均呈线性增长。550℃时效后二次γ’相分裂明显,由立方形长大为不规则形,分裂成田字花瓣形或蝶形,而后分解为小立方形,沿一定方向排列。而750℃时效后期,二次γ’相出现边界融合现象,且小三次γ’相聚集长大。γ’相尺寸变化导致时效后硬度值的变化。     

纳米化组织处理对锆合金氧化过程中ZrO2晶格常数变化的影响

研究了纳米结构锆合金氧化过程中ZrO2晶格常数的变化.结果表明,氧化过程中,纳米组织合金基底上形成的ZrO2晶格常数变化与普通粗晶基底上形成的ZrO2晶格常数变化有显著不同.纳米组织合金基底上形成的t-ZrO2,晶胞体积在氧化过程中不断缩小,由t-ZrO2转变形成的m-ZrO2晶胞体积也在不断减小;而普通粗晶基底上形成的t-ZrO2晶胞体积减小时,转变形成的m-ZrO2晶胞体积却在不断膨胀.对此并进行了分析讨论.     

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。     

粉末粒度对FGH95合金热变形行为的影响

本文研究了3种粉末粒度组成的FGH95合金热变形行为,结果表明粒度组成对FGH95合金等温压缩变形行为有较大影响,粗粉FGH95合金变形能力明显低于全粉和细粉,而全粉和细粉则差别不大.     

热模锻工艺对FGH4096合金晶粒度的影响

通过热模(模具温度900℃)锻造方法对FGH4096粉末高温合金进行不同应变速率、不同温度及不同变形量影响晶粒度规律的研究发现,锻前经退火的FGH4096合金的平均晶粒直径随变形的增大而减小,随变形温度提高而有所增大,随初始应变速率的提高而减小,但当变形量达到40%,初始应变速率大小的影响不显著.低应变速率变形时,发生变形的晶粒不断转移,因而再结晶是逐步完成的,先再结晶晶粒可长大,造成细化效果的下降;而高应变速率变形时,晶粒几乎同时变形,再结晶同时发生的概率增大,细化效果显著.     

Ni-Al二元合金γ相高温点阵常数及热膨胀系数的试验与计算研究

采用高温X射线衍射及热膨胀法,测定了较宽温度范围内γ单相及γ+γ两相Ni-Al合金中γ相的点阵常数及热膨胀系数.将试验结果与文献中的计算结果进行比较,发现在600～900℃范围内γ相点阵常数与热膨胀系数的试验值均小于Wang等的计算结果;相较于γ单相Ni-Al合金,γ+γ'两相合金中γ相点阵常数的试验值随温度的变化趋势...