长期时效对GH4199合金组织和性能的影响

 采用金相和电镜微观组织观察、室温和高温拉伸试验、物理化学相分析等综合试验方法，对经600、700、800、900 ℃和100、200、500、1 000 h长期时效处理的GH4199合金进行测试和研究。结果表明，GH4199合金经长期时效后，其室温和高温力学性能仍保持在较高水平；合金的组织稳定性良好，析出相主要为γ′相和碳化物。据相分析结果可知，在700~900 ℃时效1 000 h左右，合金组织中存在极微量的脆性(TCP)相——μ相和σ相，它们对合金的力学性能基本无影响，组织中虽然存在微量TCP相，但合金的室温和高温塑性不发生“脆化”。     

GH4710合金的相析出特征及其与热加工塑性损伤的关联性

利用Thermal Calc热力学软件、光学金相显微镜、扫描电镜等手段分析了GH4710合金原始态和不同条件热物理模拟变形后的析出相及加工损伤特征,系统研究了析出相特征与该合金热加工塑性损伤及开裂的关联性.结果表明:GH4710合金的原始组织主要由γ'、MC及M₂₃C₆碳化物、γ+γ共晶组织组成;热加工时微孑洞等损伤在MC碳化物及γ+γ共晶组织处形核后沿晶界扩展,最终相互连接导致合金大面积破坏;γ'相优先在MC碳化物及共晶组织附近析出,并通过其共格应力场的作用增加了损伤形核和扩展阻力,使合金在较低温度下的塑性损伤值明显小于高温条件下.      

镁对GH3625合金一次碳化物析出的影响

 GH3625合金中碳的质量分数约为0.05%,由于含有较高的铌、钼和铬元素,合金中会形成 MC型、M₆C型和M₂₃C₆型碳化物,在冶炼凝固过程中由于选分结晶的原因,易产生碳化物偏聚问题。因为碳化物回溶温度偏高,在其可锻温度区间内很难消除,所以会导致合金棒材中存在碳化物条带状聚集的问题,对其服役性能影响较大。利用Thermal-calc热力学软件计算分析了GH3625合金平衡析出相及一次碳化物的析出规律,利用金相显微镜、扫描电镜等研究了镁对GH3625合金一次碳化物形貌、尺寸及分布的影响。结果表明,GH3625合金的基体为单一的奥氏体相,MC型碳化物作为一种高温析出相,直接从液相析出,其富含铌元素,其次还有少量的钛、钼等元素。而随着凝固温度的降低,铌质量分数逐渐升高;未加镁时,GH3625合金在二次枝晶间析出了大量长条状的一次碳化物,其平均直径和面积较大;加入质量分数为0.014%的镁后,镁通过改变碳化物相与基体相的比界面能关系,不仅有效地改善了合金枝晶间和晶界碳化物的分布及形貌,还减小了一次碳化物的尺寸;当镁质量分数增加到0.037%时,一次碳化物分布更加均匀弥散,此时镁细化、球化碳化物的效果最好;同时,试验合金在水冷和空冷的条件下,由于冷却速率比炉冷时更大,一次碳化物析出尺寸也相对更细小。     

长期时效对GH4199合金组织和性能的影响

采用金相和电镜微观组织观察、室温和高温拉伸试验、物理化学相分析等综合试验方法,对经600、700、800、900℃和100、200、500、1 000 h长期时效处理的GH4199合金进行测试和研究.结果表明,GH4199合金经长期时效后,其室温和高温力学性能仍保持在较高水平;合金的组织稳定性良好,析出相主要为γ'相和碳化物.据相分析结果可知,在700～900℃时效1 000 h左右,合金组织中存在极微量的脆性(TCP)相--μ相和σ相,它们对合金的力学性能基本无影响,组织中虽然存在微量TCP相,但合金的室温和高温塑性不发生"脆化".     

700℃以上超超临界电站锅炉过热器管材用典型镍基合金的平衡析出相规律

利用热力学计算软件Thermo-Calc及镍基合金数据库,计算了三种700℃以上超超临界电站用过热器管道材料Inconel740、Inconel617和GH2984合金的热力学平衡相图,并对比了三种材料主要析出相的析出行为.计算结果表明:三种合金主要的析出相包括γ、γ'、碳化物、σ、η、δ、μ及α-Cr等,凝固过程中Mo、Nb和Ti元素偏析严重,会降低合金的初熔点,因此后期均匀化退火处理十分重要.另一方面,750℃时Inconel740合金γ'相析出量大于另外两种合金,并且Al和Ti含量对γ'相和η相析出行为有较大影响.碳化物的计算表明,Inconel617合金一次碳化物与另两种合金不同,并且其二次碳化物的析出温度范围最大.GH2984合金中Fe含量较大时会导致σ相出现,对合金的性能产生不利影响.      

GH150合金棒材的热处理制度

通过组织观察、室温和600℃拉伸试验以及600℃持久性能试验，研究了不同热处理制度对GH150合金棒材组织和性能的影响。研究结果表明，固溶温度对合金组织和性能的作用较为明显。当固溶处理温度较低时，合金的晶粒较小，拉伸性能好，而持久性能较差；而固溶处理温度较高时则与之相反。一次及二次时效处理温度的变化对合金的拉伸性能影响不大，但对持久性能有一些影响。时效处理温度较低时，合金中析出的γ’相、碳化物等较细小、弥散。     

M2高速钢大尺寸碳化物的形貌特征及析出机理

主要研究成品及锻造后M2高速钢碳化物种类和析出机理,为大尺寸碳化物控制提供理论依据。采用扫描电镜和能谱仪观测成品及锻造后M2高速钢中碳化物形貌、成分和分布;采用Thermo-Calc热力学软件计算M2高速钢的平衡析出相和Scheil凝固过程。结果表明,成品M2高速钢棒材中大尺寸碳化物网状分布包括MC、M6C、M2C碳化物及其复合碳化物;锻造后高速钢中出现带状碳化物和粗大碳化物堆积现象。平衡条件下,MC和M6C碳化物的析出温度分别为1 294和1 288℃,高于1 220℃奥氏体化温度;Scheil凝固时,MC、M6C和M2C碳化物依次析出。采用热处理及锻造难以消除M2高速钢中大尺寸碳化物,控制钢液凝固过程中碳化物的析出有重要意义。     

GH761合金铸态组织中一次碳化物研究

对GH761合金重熔铸锭铸态组织中的一次碳化物进行了研究。结果表明,铸锭铸态组织中析出的一次碳化物有两种形态,一类碳化物倾向于在枝晶间孤立析出,成分分析表明是含有W和Mo的Ti C;另一类碳化物是存在于枝晶干的团簇状Ti(N,C),具有较高的N含量。合金中的杂质可以作为一次碳化物形成的核心,促进一次碳化物的析出。     

高温压缩对GH4169合金微观组织的影响

系统研究了GH4169合金在900～1 150℃、变形量为50%、变形速率为10 s~(-1)的压缩条件下的微观组织演变。结果表明,在设定的温度范围内,GH4169合金的微观组织逐渐由变形态向不完全再结晶态以及完全再结晶态发生转变。合金中的析出相主要有微米级别的块状碳化物和亚微米级别的颗粒状δ相。少量细小析出相的存在对合金的组织细化有着很好的促进作用,在相对较小的变形量下,合金的晶粒尺度同变形前相比显著减小。     

热处理对四代核电用镍基合金薄壁管组织与性能的影响

利用热力学计算软件JMatPro分析了钍基熔盐堆用Ni-Cr-Mo系高温合金GH3535相析出的热力学及动力学特征,研究了不同热处理制度对冷轧态GH3535合金无缝管的晶粒尺寸及其均匀性、碳化物析出特征、硬度、拉伸性能等的影响规律,观察了不同热处理制度下合金拉伸断口的微观形貌,分析了GH3535合金的拉伸断裂机制. 结果表明:在900~1500℃之间,GH3535合金的平衡析出相为富Mo的M₆C型碳化物,M₆C相在固液两相区时便已经开始形成,M₆C相析出所对应的鼻尖温度为1200℃;固溶温度低于1200℃时,合金晶粒尺寸缓慢长大,当固溶温度提高到1230℃,晶粒出现快速长大,平均晶粒尺寸达到160 μm;1180℃保温10 min,合金晶粒尺寸的均匀性较好. 随着固溶温度升高,合金强度降低、延伸率增加,GH3535合金的拉伸断裂机制为微孔聚集型.      

长期时效对GH4586A合金组织及拉伸性能的影响

研究了GH4586A合金在750℃、800℃长期时效过程中室温拉伸性能与组织变化的关系.利用扫描电镜对合金显微组织进行了观察;利用透射电镜对析出相进行了鉴定;通过物理化学相分析方法定量分析了长期时效过程中合金中相的质量分数.结果表明,该合金在750～800℃时效有μ相和σ相析出,并且随时间延长数量增加;在750～800℃长期时效过程中M23C6碳化物析出.M23C6主要在晶界析出且其析出量受时效温度及时间的影响;合金在750℃、1 500 h之内使用,强度和塑性可以匹配,超过1 500 h后由于μ相和σ相析出量明显增多,塑性迅速下降,合金不能作为转动件使用.     

基于CALPHAD方法对GH3128合金析出相的热力学模拟计算和应用

采用CALPHAD方法对镍基GH3128合金析出相规律进行研究并对成分优化。研究表明,GH3128主要有害析出相为μ相,其主要化学组成为（NiCr）₃（WMo）₂。随着W、Mo、Cr含量的升高,导致μ相的析出量增加,但添加17%Cr,将诱导μ相转变为σ相,造成μ相析出量减少。随着C含量增加,不仅碳化物析出量升高,还会导致γ’相析出量减少,但C含量低于0.02%时,在700℃时会促使μ相析出。此外,随着Al、Ti含量增加,虽然γ’相析出量增加,但同样促使σ相析出。通过对GH3128镍基合金成分优化（/%:0.032C,20.10Cr,8.02W,7.92Mo,0.72Al,0.62Ti,0.30Fe,0.005B,0.06Zr,0.05Ce,0.35Mn,0.43Si）,可使合金工作温度900℃以上无有害相析出,有害相σ析出量则有所降低。     

La含量对GH230合金组织和性能的影响

研究了La含量对GH230合金组织和性能的影响。结果表明,当合金La含量达到0.048％（Wt%,下同）时,合金中析出新相－富镧相;而且合金含La量还影响晶界二次M23C6型碳化物析出形态,即晶界二次M23C6型碳化物形态逐渐由胞状（0％La试验合金）向片状（0.026％La,0.048％La试验合金）、链状（0.087％La试验合金）转变。但是合金含La量对一次M6C型碳化物相数量、尺寸、分布以及合金基体的晶粒尺寸影响较小。La通过改变合金组织而影响其室温力学性能、927℃/62Mpa条件下的持久寿命。     

镍基高温合金GH4151的偏析及相析出行为

摘要：利用电子探针(EPMA)、场发射扫描电镜（SEM）及差热分析（DTA）研究了GH4151合金的元素偏析行为、铸态组织特征以及析出相种类,并对合金凝固过程进行讨论。结果表明：GH4151合金凝固过程中,W元素偏聚于枝晶干,Mo、Nb、Ti元素偏聚于枝晶间,Co、Cr、Al元素几乎不发生偏析,Nb、Ti元素偏析较重。GH4151铸锭心部为粗大的等轴晶,主要析出相包括强化相γ′相、一次碳化物、η相、（γ+γ′）共晶相以及Laves相,其中枝晶间分布的η相、（γ+γ′）共晶相和Laves相为低温脆性相在凝固末期形成,扩大了合金的凝固区间,从而导致合金热裂敏感性增加。     

回火温度和冷却方式对T91钢组织性能的影响

 结合现场实际情况,为改善T91组织性能而利于后期加工,利用金相观察、扫描电镜及显微硬度试验等手段,研究分析300～780 ℃不同回火温度及回火冷却速度下T91钢的组织及硬度变化规律。试验结果表明,300～400 ℃回复程度低,硬度难以降低;500～600 ℃为碳化物析出敏感区间,大量碳化物在基体弥散析出,在此区间硬度较高且有上升趋势;随着温度从600升高到780 ℃,碳化物沿晶界充分析出,硬度降低。随着回火冷却速度的增加,硬度逐渐降低,以5 ℃/min缓慢冷却经过500～600 ℃敏感区间,碳化物弥散析出,基体硬度较高;以780 ℃回火保温和较快冷却速度（50 ℃/min）进行冷却处理后,快速通过碳化物析出敏感区间,碳化物在基体析出少,硬度明显降低,综合性能满足后续加工。     

GH169合金在长期时效过程中的稳定性研究

本文研究了GH169合金在550、600、650、700℃时效至2000h的力学性能和组织结构变化。在550～600℃时效由于γ″+γ′相补充析出,使合金具有较高强度和良好的塑性,无缺口敏感性;650℃时效至1000h的性能和组织与550～600℃的相当,700℃时效组织就不稳定,且性能有所下降,仍然可以短时使用。应用金相和电子显微镜研究γ″→δ相转变规律,做出650～850℃温度范围内γ″→δ相转变的C曲线,为GH169合金长期使用提供了参考数据。     

三种热处理制度对GH648合金组织和性能的影响

 研究了A、B、C三种热处理制度对GH648合金组织和性能的影响。结果表明,与标准热处理制度A相比,经B、C制度处理后,GH648合金组织中的α Cr相析出量增加、尺寸长大;C制度对组织中γ′相的析出也有促进作用;另外,α Cr相的大量析出会导致GH648合金的冲击韧性变差。力学性能测试结果表明,C制度可使合金强度提高、塑性下降、冲击韧性急剧下降。     

C含量对Fe-30Mn-11Al-xC钢组织及热变形行为的影响

研究了C质量分数为0.6%～1.5%时Fe-30Mn-11Al-xC钢的微观组织，利用Gleeble-3800热模拟试验机研究了850～1 150℃、0.1 s^-1条件下试验钢的热变形行为和再结晶规律。研究结果表明，C含量增加扩大奥氏体相区并促进κ-碳化物析出行为，试验钢组织逐渐由铁素体+奥氏体双相组织转变为奥氏体+κ碳化物；固溶强化和析出强化作用使试验钢硬度和热变形抗力随C含量增加而增加，且固溶强化效果要高于析出强化；试验钢中κ-碳化物和B2相析出抑制了奥氏体相的再结晶行为，使得高C含量下的再结晶程度更小。     

薄带连铸304不锈钢碳化物析出及溶解过程的原位观察

 采用激光共焦扫描显微镜原位观察薄带连铸304不锈钢高温下碳化物的析出及溶解过程。结果表明,薄带连铸304不锈钢在600 ℃开始析出碳化物,首先从晶内析出,而后从晶界析出,碳化物析出量随温度升高逐渐增加,到900 ℃时,析出量最大;1 006 ℃时,碳化物开始溶解,1 049 ℃时,大部分碳化物迅速溶解,1 155 ℃时,碳化物完全分解溶入基体,其溶解过程为δ→M23C6+δ′→γ。碳化物析出与薄带连铸铸带凝固组织及后续冷却过程有关。     

镍基高温合金GH4706析出相的热力学计算与分析

应用Thermo-Calc热力学计算软件,模拟元素含量及热处理温度对镍基高温合金GH4706平衡相析出规律的影响。结果表明:平衡析出相的种类和析出温度范围与微观组织观测和差热分析的实验结果基本一致。MC碳化物的初始析出温度随Nb、Ti含量增加而降低,而析出量主要受C含量影响;η相初始析出温度与析出量随Ti含量增加而增大,受Nb、Fe影响较小;γ'相初始析出温度与析出量随Al含量增加而升高,受Ti、Nb含量影响较小;合金凝固过程中Nb、Ti会产生显著正偏析,Cr产生负偏析;Nb、Ti含量增加提高合金初熔点,降低合金的终熔点,使凝固温度范围变窄。