低氧氮含量K417G镍基高温合金生产工艺

介绍了低氧氮含量K417G镍基高温合金的生产工艺,着重讨论了合金制备不同阶段的脱气处理方法,并阐述了不同工艺环节避免气体带入的措施。在合金熔炼前通过预脱气尽可能去除表面吸附气体;在化料期将化料功率设定为300～750kW,并将单次加料量控制在500kg以下,使氧氮含量分别降至0.0018%和0.0014%;在精炼期控制合金熔液温度在1582℃,并利用碳脱氧反应精炼80min,使氧氮含量分别降低到0.0006%和0.0002%;精炼结束后加入活泼元素作为强脱氧剂,并维持20min以上,进一步将氧含量降低到0.0003%,顺利完成了低氧氮含量K417G镍基高温合金的生产。     

直流电场作用对K 41 7G镍基高温合金凝固组织的影响

研究了直流电场作用下K417G镍基高温合金凝固组织的变化。实验结果表明：电场作用改变了枝晶组织的生长形态和碳化物的形貌,并引起了凝固组织择优生长取向的变化及第二相的分布和形态的变化。提出了电场作用造成上述结果的机理。     

Thermal—Mechanical Fatigue Behavior and Life Analysis of Cast Ni—base Superalloy K417

In-phase(IP) and out-of-phase(OP)thermal-mechanical fatigue(TMF) behavior of cast Ni-base superalloy K417 was studied.All experiments were carried out under total strain control with temperature cycling between 400-850℃.Both in-phase and out-of-phase TMF specimens exhibited cyclic hardening followed by cyclic softening at the minimum temperature.Besides,they cyclically hardened in the early stage of life followed by cyclic softening at the minimum temperature.Besides,they cyclically hardened in the early stage of life followed by cyclic softening at the maximum temperature.OP TMF life was longer than of IP TMF.Various damage mechanisms operating in different controlled strain ranges and phasing were discussed.A few life prediction methods for isothermal fatigue were used to handle TMF fatigue and their applicability to superalloy K417 was evaluated.The SEM analysis of the fracture surface showed that transgranular fracture was the principal cracking mode for both IP and OP TMF.Oxidation was the main damage mechanism in causing shorter fatigue life for IP TMF compared with OP TMF.     

涡轮叶片Bi─Sn致脆研究

研究了Ｋ４０５高温合金精铸涡轮叶片断裂失效的性质与原因。结果表明，叶片制造过程中表面遭受Ｂｉ－Ｓｎ低熔点合金污染，在使用温度与拉应力作用下出现脆性开裂，从而导致早期疲劳断裂失效。     

熔铸工艺对DZ417G合金组织性能的影响

为了分析熔铸工艺对DZ417G合金组织性能的影响,通过对DZ417G合金采取常规浇注(1 560℃高温精炼5~7 s普通定向凝固)、炉前经不同温度高温熔体过热处理后,以不同的拉晶速率定向凝固等7种不同工艺方案对其化学成分、组织及力学性能进行了研究.结果表明:合金经1 600~1 620℃高温熔体过热处理后,以6.0~7.0 mm/min不同的拉晶速率定向凝固,碳化物、硼化物明显变小,在晶内、晶界上呈弥散状态分布;晶界上的低熔点(!+!’)共晶组织有所减少甚至消失,晶内!’强化相进一步弥散、方形化,柱状晶生长状态、枝晶间咬合好,从而能获得良好的力学性能.     

K411合金铸造工艺参数的研究

研究了浇注温度、模壳温度、散热介质（填料）、精炼时间及其交互作用对Ｋ４１１合金持久性能的影响。采用正交试验和方差分析方法确定了该合金的最佳铸造工艺参数。     

DZ417G定向高温合金的熔炼工艺

对DZ417G定向高温合金的熔炼工艺进行了研究,研究了拉晶速率以及碳、硼和钒元素含量对合金组织和高温拉伸及持久性能的影响。结果表明:拉晶速率在5.9⁶.5 mm·min^-1时,合金具有较高的持久寿命及抗拉强度和屈服强度;硼含量增加,对合金抗拉强度、屈服强度、持久寿命及塑性整体影响不大;钒元素质量分数为0.8%时,合金的拉伸性能及持久寿命最佳;碳元素质量分数在0.18%⁰.19%时,合金性能最佳。     

快速凝固Al-Si合金干摩擦条件下的磨损特性

主要对挤压态和T6态RS/PM Al-Si合金的耐磨性进行了研究，并与传统耐磨合金ZL109进行对比。结果表明：两种状态RS/PM-Si合金的耐磨性比ZL109合金更为优越；相对于挤压态，经T6处理后RS/PM Al-Si合金的耐磨及减磨性有一定程度的改善。对磨损机制分析表明，RS/PM Al-Si合金的磨损主要以氧化磨损为主，而ZL109合金的磨损主要表现为粘着和塑性剥离磨损机制。     

定向凝固Ni3Al基高温结构材料IC6A合金的研究

利用扫描电镜、透射电镜、电子探针能谱和X射线衍射技术研究了定向凝固Ni3Al基合金IC6A的微观组织,当IC6A合金中的钇含量靠近成分上限时,在IC6A合金的枝晶间区会形成被大块γ′相包围的、由Ni3Y,Mo1.24Ni0.76和γ固溶体相组成的区域。按照航空发动机导向叶片的使用要求,测定了IC6A合金的主要物理性能、1100℃抗循环和静态氧化性能、各种温度下的高温持久性能和蠕变性能、高温热疲劳和高周疲劳性能、各种温度下的瞬时伸性能以及冲击性能。研究结果表明,由于IC6A 金中适量钇的存在,其高温抗氧化性能得到显著提高,其高温持久性能、蠕变性能、冲击性能、高温热疲劳和高周疲劳性能也优于IC6合金的。IC6A合金是一种适用于制作1100℃及其以下温度工作的航空发动机导向叶片的高温结构材料。     

有序度对Ni3Fe合金环境氢脆的影响

研究了室温下不同有序度的Ni3Fe在真空和氢气气氛中的力学性能及断口形貌特征．结果表明：具有不同有序度的Ni3Fe在真空中拉伸时，均不发生环境氢脆；但在氢气中氢对其有强烈的脆化作用，且其敏感性随着有序度的增加而加剧．扫描电镜观察表明：在真空中或H2中拉伸时，无序Ni3Fe的断口都为韧性穿晶断口，而在氢气中拉伸时，1000h有序化Ni3Fe为100％沿晶脆性断口，但是有序化60h和200h的Ni3Fe的断口为穿晶和沿晶混合断口．     

Ni3Al基合金及其复合材料抗磨粒磨损行为研究

研究了一种以Ni3Al为基的复合材料，通过引入WC硬质点来改善材料的抗磨性，并将该材料与Ni3Al基合金和45＃淬火钢的磨粒磨损行为进行对比研究，结果表明，WC／Ni3Al基复合材料具有良好的抗磨粒磨损性能，其抗磨性是45＃淬火钢的3．34倍，是一种极具潜力的高温抗磨材料。     

铝基复合材料摩擦磨损性能研究

为研究碳纤维对Al1O3f/ZL109复合材料摩擦磨损性能的影响,进一步提高金属基体的摩擦磨损性能,利用液态模锻法制备了(Cf,Al2O3f)/ZL109复合材料,并研究了该材料的摩擦磨损性能.结果表明:各种(Cf,Al2O3f)/ZL109复合材料的磨损量均随载荷的增加而增大,但复合材料的磨损量均低于ZL109基体,且在总纤维体积分数为12%的复合材料中,(4?,8%Al2O3f)/ZL109复合材料具有最低的磨损量;各种(Cf,Al2O3f)/ZL109复合材料的摩擦因数均随载荷的增加而减小.(Cf,Al2O3f)/ZL109复合材料的耐磨性由碳纤维与氧化铝纤维性能及基体共同决定.     

Investigation of Solidification and Segregation Characteristics of Cast Ni-Base Superalloy K417G

Differential scanning calorimetry(DSC) analysis, isothermal solidification experiment and Thermo-Calc simulation were employed to investigate solidification characteristics of K417 G Ni-base superalloy. Electron probe microanalysis(EPMA) was employed to analyze the segregation characteristics. Liquidus,solidus and the formation temperatures of main phases were measured. In the process of solidification,the volume fraction of liquid dropped dramatically in the initial stage, while the dropping rate became very low in the final stage due to severe segregation of positive segregation elements into the residual liquid. The solidification began with the formation of primary γ. Then with solidification proceeding, Ti and Mo were enriched in the liquid interdendrite, which resulted in the precipitation of MC carbides in the interdendrite. Al accumulated into liquid at the initial stage, but gathered to solid later due to the precipitation of γ/γ’ eutectic at the intermediate stage of solidification. However, Co tended to segregate toward the solid phase. In the case of K417 G alloy, combining DSC analysis and isothermal solidification experiment is a good way to investigate the solidification characteristics. Thermo-Calc simulation can serve as reference to investigate K417 G alloy.     

过喷粉热压烧结Al50Si50合金的摩擦磨损性能研究

利用喷射沉积过喷粉热压烧结制备了 Al50Si50合金,用 MMW-1型立式万能摩擦磨损试验机来测试不同热压烧结工艺条件下所制备合金的摩擦磨损性能,用金相显微镜和扫描电镜观察其组织和磨损形貌,并分析其磨损机理。研究结果表明：随着烧结压力增加、温度升高、时间延长,热压烧结试样的密度和致密度增加,摩擦系数和比磨损率降低。试样的磨损过程中存在磨料磨损和黏着磨损两种机制,且由于摩擦磨损过程中 Si 相的存在导致材料以磨料磨损为主。     

TA15合金表面Ni-SiC复合镀层的摩擦磨损性能

采用共沉积法在TA15合金表面制备了Ni-SiC复合镀层, 分析了Ni-SiC复合镀层对基体合金硬度和磨擦磨损性能的影响, 并对其摩擦磨损机制进行了讨论。结果表明: 所制备的Ni-SiC复合镀层组织致密且与基体结合紧密, 硬度明显高于TA15合金基体。摩擦磨损实验结果表明, Ni-SiC复合镀层能为TA15合金提供良好的摩擦磨损抗力, 在相同的摩擦条件下, Ni-SiC复合镀层的磨损率明显低于TA15合金。TA15合金与GCr15球和Al₂O₃球对磨的磨损机制均主要为犁削磨损、粘着磨损, 同时伴随有氧化磨损和轻微的磨粒磨损; Ni-SiC复合镀层与GCr15磨球对磨的磨损机制主要为镀层组织的拔出及GCr15钢球在其表面上的涂抹, 与Al₂O₃磨球对磨时的磨损机制主要为疲劳磨损和削层磨损。     

Al2O3／铜合金复合材料的磨损特性研究

研究了冷压烧结Ａｌ２Ｏ３／铜合金复合材料在摩擦条件下的磨损特性。采用化学镀的方法在一些Ａｌ２Ｏ３颗粒表面包覆铜镍，获得了具有不同界面结合强度的Ａｌ２Ｏ３／铜合金复合材料，进而研究了界面结合强度对该复合材料耐磨性的影响。本文还探讨了颗粒大小及体积分数对其耐磨性的影响。     

镍铝青铜BAl7-7-2-2合金摩擦磨损性能分析

分析了镍铝青铜BAl7-7-2-2合金及其热处理后的金相组织、硬度、拉伸性能、冲击韧性和摩擦磨损性能。结果表明,镍铝青铜BAl7-7-2-2合金经热处理后,组织发生再结晶细化,κ相析出减少,强度、硬度降低,冲击性能显著提高;BAl7-7-2-2合金摩擦系数低于QAl9-4合金的,热处理后摩擦系数继续减小,减摩性能优异;BAl7-7-2-2合金的磨损率高于QAl9-4合金的,热处理后磨损率降低,磨痕宽度和深度减小,耐磨性得到提高,接近QAl9-4合金的水平。     

含云母钛铝基自润滑合金的摩擦磨损性能

为了提高Ti Al基合金的摩擦磨损性能,采用放电等离子烧结(SPS)技术制备含云母的Ti Al基合金(TAM);采用光学显微镜、扫描电镜、X射线衍射仪及能谱仪考察了试样的显微组织形貌及其物相结构与成分;采用维氏硬度计测试了试样的显微硬度;采用球盘式摩擦试验机测试了其室温和400℃下的摩擦磨损性能。结果显示:TAM主要含有γ-Al Ti、α2-Ti3Al和云母颗粒,且云母与基体呈现良好的界面结合;TAM的维氏硬度较之基材下降了约54 HV4.9 N;室温下TAM的摩擦系数由基材的0.57下降至0.44,体积磨损量下降幅度达62.5%;高温下TAM的摩擦系数最终与基材一致,表现出零磨损量的特征。云母在常温下发挥了自润滑、自修复功能,表现出良好的减摩抗磨特征;400℃下云母减摩特征被黏着磨损机制掩盖,但保留了自修复性能,展现出了良好的抗磨特性。     

碳纳米管掺杂Fe3Al基复合摩阻材料的摩擦磨损特性研究

采用冷压烧结法制备了CNTs-Fe3Al基复合摩阻材料。经添加0.5%~5%CNTs、1%~5%Al2O3,研究了掺杂物含量及摩擦载荷对摩阻材料摩擦磨损性能的影响,并采用SEM对材料初始表面形貌及磨损形貌进行了观测。结果表明,随着CNTs及Al2O3含量的逐渐增加,磨损方式将由磨粒磨损向疲劳磨损转变。添加CNTs时,摩擦系数先降低后升高再降低;添加Al2O3时,摩擦系数不断升高。加入0.5%CNTs、3%Al2O3可制备平均摩擦系数0.7,硬度295.8HV的摩阻材料。