变形参数对FGH4113A粉末高温合金微观组织演化的影响

针对一种新型粉末高温合金FGH4113A(WZ-A3)进行了一系列热压缩实验,探究了变形温度、应变速率、应变量对微观组织演化的影响规律,并提出了获得细小均匀γ+γ′双相晶粒组织的热变形参数。结果表明：在温度1100℃、应变速率0.1 s^-1、真应变0.1～0.7范围内,应变增大有利于促进动态再结晶以及细化晶粒。随应变增加,γ’相体积分数先减小后增大,随后保持稳定,并且在热变形过程中γ’相形貌逐渐趋于球形。在温度1100℃、变形量50%、应变速率0.01～1 s^-1范围内,应变速率增大能够提高动态再结晶程度并细化晶粒。应变速率由0.01～0.1 s^-1增大至1 s^-1时,由于绝热温升以及位错滑移加剧,γ’相体积分数减小约2%。在应变速率0.1s^-1、变形量50%、温度1070～1160℃范围内,变形温度的提升有利于促进动态再结晶和晶粒长大。随着变形温度升高至1130℃,γ’相已大量溶解,钉扎晶界能力大幅减弱,平均晶粒尺寸增大至12.1μm。在变形温度1100℃、应变速率1 s     

退火处理对新型Ni-Co-Cr基粉末高温合金微观组织与性能的影响

基于Thermo-Calc热力学计算软件及相应的Ni基合金数据库,模拟计算一种新型Ni-Co-Cr基粉末高温合金可能的平衡析出相及其与温度的关系;采用金相显微镜、扫描电子显微镜(SEM)并结合定量分析软件,对合金在不同退火制度下的晶粒与γ′相的演化行为进行分析;同时,利用纳米压痕仪研究退火制度对合金力学性能的影响。结果表明:合金中γ′相的溶解温度约为1154℃。当退火温度低于1000℃时,γ′相均以近球形为主,其尺寸及含量随退火温度的升高和保温时间的延长变化不大;γ′相对晶粒生长起到了有效的钉扎作用,合金的晶粒尺寸无明显增长。当退火温度高于1000℃时,γ′相的形貌逐渐向方形或花瓣状转变,且随着保温时间的延长有分裂的趋势;退火温度的升高使γ′相的尺寸及含量均有较大幅度的降低,合金的晶粒尺寸也有较明显的增加。随着退火温度的升高和保温时间的延长,合金的硬度逐渐降低,但弹性模量无明显变化。综合考虑退火后挤压态合金的微观组织和硬度,优化的退火制度在1000℃、1～2 h条件下进行。     

粉末粒度对一种新型镍基粉末高温合金热变形行为的影响

利用EBSD、SEM、OM、热模拟试验机等对比研究了不同粉末粒度制备的一种新型镍基粉末高温合金(WZA3)在不同热压缩变形条件下的变形行为和组织差异性。结果表明：相比细粉制备的HIP-01样品而言,粗粉枝晶组织明显,成分偏析严重,其制备的HIP-02样品中残余粗大γ′较多。低温(1050、1080℃)高应变速率(1、0.1s-1)时,HIP-01样品峰值应力值高于HIP-02。热压缩后HIP-01样品边缘开裂情况较HIP-02严重,HIP-01样品保留了大部分原始热等静压组织,裂纹优先在粉末原始颗粒边界(priorparticleboundary,PPB)处产生,HIP-02样品边缘出现了部分再结晶组织。在1080℃/0.001 s^-1时,HIP-02样品峰值应力较HIP-01低约30 MPa,HIP-02样品热压缩过程再结晶现象明显,再结晶晶粒均匀,HIP-01样品出现项链晶组织,再结晶不充分。粗大γ′有利于促进1050和1080℃时HIP-02样品的再结晶。高温(1150℃)、低应变速率(0.001、0.01s^-1)时,γ′全部溶解进基体...     

某新型粉末高温合金的晶粒细化

运用Gleeble-1500热模拟机,对热等静压态的某新型粉末高温合金进行了形变温度在1120～1170℃和应变速率在2×10-3～2×10-1s-1下的热压缩实验研究。实验结果表明:热压缩过程发生了动态再结晶,形变温度和应变速率对动态再结晶细化晶粒有重要影响;在高应变速率、低于γ′相完全固溶温度下可获得动态再结晶细晶组织;在高于γ′相完全固溶温度下再结晶晶粒尺寸粗化;其动态再结晶晶粒平均尺寸与Zener-Hollomon参数呈双对数线性关系。     

某新型粉末高温合金热压缩变形特性的研究

采用Gleeble-1500热模拟机研究了某新型粉末合金在变形温度为1070～1170℃、应变速率为5×10-4s-1～2×10-1s-1的热压缩塑性变形行为,分析了合金流变应力、应变速率、变形温度之间的关系。结果表明,该合金的真应力-应变曲线在高应变速率下(ε≥2×10-2s-1),呈现出典型的动态再结晶特征,低应变速率下(ε≤2×10-3s-1),呈现动态回复特征;热塑性变形流变行为可用包含Arrhenius项的Z参数描述;随着变形温度的提高,该合金的应变速率敏感指数值变化很小。     

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.     

基于热加工图研究粉末高温合金的热变形行为

利用热加工图分析了FGH4096粉末高温合金的热变形行为,评定了益加工区,预测了变形失稳区;结合热加工图与组织分析建立了此合金在真应变0.65下的微观变形机制示意图。不同应变量下获得的热加工图表现出一致的特征:从低温/低速区到高温/高速区存在明显的益加工带;而低温/高速区和高温/低速区则是被预测的变形失稳区。HIPedFGH4096合金的热加工性能直接受动态再结晶的影响:在低温/低速和高温/高速下发生的完全再结晶及其粗化过程均对应着高的能量耗散率,有利于合金的热加工;而在低温/高速下动态再结晶受到抑制,潜在着原始颗粒边界萌生裂纹而导致变形失稳的可能性。     

新型粉末高温合金静态再结晶退火的试验研究

通过对热等静压态某高温合金冷变形试样在不同温度和不同保温时间段进行再结晶退火试验,结合热力学计算研究了静态再结晶晶粒尺寸的变化规律。结果表明,该合金中r′相的开始固溶温度为1109cC;在1050℃;低于r′相温度再结晶退火,晶粒尺寸随退火时间的延长变化不大;在1150℃或1170cC高于r′相固溶温度区间再结晶退火,晶粒尺寸明显粗化。     

新型镍基粉末高温合金的热变形行为

采用Gleeble-1500热模拟试验机对新型镍基粉末高温合金FGH98Ⅰ进行了单向热压缩变形试验,研究了其在变形温度为950～1150℃,应变速率为0.0003～1s-1条件下的热变形行为,建立和对比了不同应变量下的应变速率敏感因子m图和功率耗散效率因子η图,并对热加工图进行了组织验证。结果表明:合金的流变应力随着变形温度的升高和应变速率的降低而降低;不同应变量下的η图与m图相似,随着应变量的增大,峰区的η与m值逐渐升高;当真应变为0.5时,在变形温度为1050℃,应变速率为0.0003s-1条件下,η与m达到峰值,分别为40%和25%,合金发生了动态再结晶,晶粒细化且无内裂纹。该结果为FGH98Ⅰ合金实际热加工工艺的优化提供了理论依据。     

固溶处理对 P/M FGH95 合金裂纹扩展速率的影响

研究了Ｐ／ＭＦＧＨ９５合金在１１２０℃固溶后以不同冷却速度（１２，２３，５６℃／ｓ）冷却，以及在１１６０℃固溶后缓冷（４℃／ｍｉｎ）到１１２０℃二次固溶后以１２℃／ｓ冷却的显微组织、力学性能和裂纹扩展速度。实验结果表明，１１２０℃固溶后随冷却速度加快，６５０℃的屈服强度和持久寿命增加，裂纹扩展速率提高。在１１６０℃＋１１２０℃二次固溶热处理后，因晶粒增大并产生部分弯曲晶界，６５０℃屈服强度只降低１３０ＭＰａ（约１２％），而裂纹扩展速率降低１０倍，持久寿命提高近两倍，并且消除了合金的缺口敏感性。     

非金属夹杂物在镍基粉末高温合金中的变形行为

对人工掺入FGH96合金中的Al2O3、SiO2及莫来石三种夹杂物在等温锻造过程中的变形行为进行了研究,并对夹杂内部及其周围基体中的等效应力和等效应变分布进行了模拟。结果表明,夹杂内部的应力集中是使其破碎的原因,较大的剪切应变导致其一维方向的尺寸变大,使裂纹极易在夹杂处萌生并扩展,从而增大了对基体材料的危害性。但夹杂的种类不同,在变形过程中表现出的行为特征也不尽相同：Al2O3呈破碎的“链状”分布;SiO2只发生局部破碎;莫来石呈“薄膜”状分布。通过大的变形量和挤压比,可降低非金属夹杂物对粉末高温合金盘件工程化应用的影响。     

FGH4096粉末高温合金的热变形行为

对FGH4096合金进行了变形温度1050～1140℃,应变速率0.001～2s-1的热压缩实验。分析了合金的流变行为,构建了Arrhenius型本构方程,得到合金的热变形激活能为870.785kJ/mol。并建立了能够准确描述热加工过程中能量耗散情况和预测变形失稳的热加工图。结果表明:能量耗散与动态再结晶和晶粒长大有关,在变形温度Td为1050～1070℃,应变速率ε为0.001～0.01s-1范围内,峰值耗散率为61%(1050℃,0.001s-1),此区域易形成"项链"组织,很多晶粒处于形核阶段;在Td为1100～1140℃,ε为0.001～0.01s-1范围内,能量耗散峰值达50%(1110℃,0.001s-1),此时,晶界迁移显著,再结晶晶粒明显长大;在Td为1070～1100℃,ε为0.01～0.1s-1范围内,能量耗散率大于39%左右,再结晶完全、晶粒细小。Td为1060～1100℃,ε为0.5～2s-1时,合金落入流变失稳区,能量耗散率达到最小值,局部变形严重是造成流变失稳的重要原因。     

固溶热处理对新型镍基粉末FGH98Ⅰ高温合金组织与性能的影响

对新型镍基粉末高温合金(FGH98Ⅰ)在不同温度下进行固溶热处理,采用热力学相计算、光学显微镜、场发射扫描电镜及化学相分析等研究了亚固溶和过固溶合金的析出相和显微组织,并综合分析了组织与性能的关系。结果表明:FGH98Ⅰ合金经1130℃亚固溶和1190℃过固溶处理后的析出相均为γ’、MC、M23C6和M3B2等,未发现TCP(拓扑密堆)相。FGH98Ⅰ合金亚固溶热处理后晶粒稍有长大,存在尺寸不同的初次、二次和三次γ′相;过固溶热处理合金的晶粒明显长大,存在单模分布的二次γ′相;前者由于晶粒较小使强度更高,后者因减小二次γ′相尺寸和消除初次γ′相,PPB(原始颗粒边界)和残余枝晶,提高了合金的高温塑性和持久性能,说明不同晶粒尺寸和γ′相特征是FGH98Ⅰ盘件获得双性能的关键因素。     

新型涡轮盘用高性能粉末高温合金的研究进展

综合分析了国外第3代粉末高温合金的化学成分、显微组织和点阵常数,总结出新型涡轮盘用高性能粉末高温合金的研发趋势,重点介绍了作者课题组与钢铁研究总院合作在国内率先进行我国新型第3代高性能粉末高温合金的初期研究工作与成果,并提出了研制高性能粉末高温合金的重点研究方向。     

固溶冷却速度和前处理对新型镍基粉末高温合金组织与显微硬度的影响

对新型镍基粉末高温合金FGH98Ⅰ分别进行亚固溶前处理+过固溶和过固溶热处理,利用光学显微镜,场发射扫描电镜和显微硬度仪研究冷却速度对合金组织与显微硬度的影响。结果表明:过固溶处理前的亚固溶前处理使锻态合金中大晶界γ′相发生部分溶解,晶粒稍有长大,对过固溶热处理冷却γ′相析出的影响不显著;随着冷速增加,合金中二次和三次γ′相的尺寸减小,二次γ′相的形状从蝶形向球形转变,γ′相的颗粒密度增大,面积分数减小,在冷却速度≤1.4℃/s时,γ′相分两阶段形核;冷速越快,合金的硬度越高,时效后硬度增高越多。另外,还建立了冷速与γ′相平均尺寸和合金硬度之间的函数关系式。该结果为FGH98Ⅰ合金实际双性能盘固溶热处理工艺的选择提供了理论参考。