700℃超超临界锅炉材料617B合金铸态组织及均匀化工艺

利用光学显微镜、扫描电镜和能谱分析对采用真空感应熔炼和保护气氛电渣重熔双联工艺生产的617B合金电渣锭进行组织分析、析出相和元素偏析情况研究.依据残余偏析指数模型通过Dictra热力学软件计算提出七种不同的均匀化制度,并结合均匀化后的组织分析和热模拟压缩试验,确定了617B合金的最终均匀化制度.结果表明:经双联工艺生产的617B合金电渣锭中存在枝晶和元素偏析,其中Mo和Ti是主要的偏析元素;电渣锭组织的晶内存在较多的块状碳化物,表现为多种碳化物共生生长.经过1210℃保温48h均匀化处理后,枝晶和元素偏析基本消除,晶内的块状碳化物部分溶解,且均匀化后的合金表现出良好的塑性.      

Haynes282耐热合金铸态组织及锻后析出相研究

Haynes282合金是700℃超超临界发电机组高温段转子和气缸等构件的首选材料。Haynes282合金铸件组织控制和锻件析出相调控,是相关产品生产工艺制定的难点。以Haynes282为研究对象,通过金相、SEM、EDS等方法,对Haynes282合金电渣重熔后的铸态组织以及锻造后的析出相特性进行系统表征。结果表明,Haynes282合金的枝晶尺寸对冷速非常敏感;电渣锭心部的二次枝晶臂间距要大于表层的,分别为72μm和56μm。枝晶臂和枝晶间元素Al、Cr、Co的偏析系数接近1,元素Mo和Ti的偏析系数较大,Ti的偏析系数超过了1. 7;铸锭心部的偏析比表层略大。经过1 150℃均匀化8 h的热处理和锻造,基本消除了合金中的元素偏析;锻后在晶界上断续分布的第二相主要为富Mo和Cr的M_(23)C_6。     

钴基高温合金GH5605铸态组织及高温扩散退火过程中元素再分配

利用光学显微镜(OM)、场发射扫描电子显微镜(FESEM)、能谱分析(EDS) 并结合热力学及动力学计算结果对采用真空感应熔炼和电渣重熔二联工艺生产的GH5605合金电渣锭的枝晶形貌、元素偏析和析出相进行分析.探索了合金的高温扩散退火制度并结合差示扫描量热仪(DSC) 和热压缩模拟实验分析高温扩散退火前后的合金特征.结果表明: GH5605合金中的枝晶和元素偏析情况较轻, 主要偏析元素是Cr和W并在枝晶间处偏聚, 电渣锭中的主要析出相包括奥氏体、晶界M₂₃C₆以及晶内和晶界处的奥氏体与M₂₃C₆板条状共晶相.经1210℃/8 h扩散退火处理后枝晶和元素偏析基本消除, 共晶相基本回溶.      

电磁搅拌对GH4169合金1 t电渣锭凝固组织的影响

研究了 1 t电渣锭重熔过程未加电磁搅拌和6 Hz,50 - 200 A电磁搅拌对GH4169合金(/% ：0.04C, 0.21Si,0.05Mn,52. 85Ni,19. 8OCr,5.20Nb,3.05Mo,0.55A1,1.02Ti)凝固组织的影响。结果表明,电磁搅拌可以显 著细化合金晶粒,增大等轴晶比率,降低二次枝晶间距;但当搅拌电流N100 A时,电渣锭的共晶组织增多,降低了 电渣锭的塑性;当电流为50 A,频率为6 Hz时,等轴晶比例最高,二次枝晶间距最小,电渣锭中心位置Laves相含量 最低,合金中共晶组织最少,合金塑性最好。     

新型铸&锻GH4198合金组织特征及偏析行为

采用真空感应+电渣重熔连续定向凝固双联工艺制备新型铸锻GH4198合金定向凝固铸锭。利用场发射扫描电镜(FESEM)、能谱(EDS)、电子探针(EPMA)研究和分析了合金的铸态组织特点、凝固偏析行为、均匀化热处理制度,并对合金凝固过程进行了讨论。结果表明:采用电渣重熔连续定向凝固技术制备的铸锭可消除常见的中心等轴晶区而呈现发达的柱状晶组织,R/2处柱状晶的轴向偏离角度小于20°。GH4198合金在凝固过程中,Al,Mo,Ti,Nb和Ta等元素主要在枝晶间偏析;W,Cr和Co等元素主要偏析在枝晶干;铸锭边部元素偏析系数更低,心部和二分之一半径处(R/2)的元素偏析系数相当。铸态合金中主要析出相为γ′相,一次碳化物,共晶相及其凝固前沿的η相、硼化物相和富锆相。经过均匀化热处理后共晶相、η相、硼化物和锆化物相可彻底回溶至基体,采用最高台阶温度为1195℃保温12 h的均匀化热处理制度后各元素扩散充分。     

基于原位观察的H13钢中液析碳化物高温行为研究

使用原位观察方法研究了不同凝固条件H13钢铸锭样品中液析碳化物的高温行为.实验发现连铸锭及电渣锭两种样品在所研究的枝晶间存在明显的合金元素偏析,其中Cr、Mo、V、C的偏析较为明显,液析碳化物存在于凝固枝晶间偏析最严重的区域,成分为V、Mo、Cr、Ti的液析碳化物.连铸锭及电渣锭两种样品分别在1200℃及1250℃围绕液析碳化物周围出现局部液相,理论计算的局部液相出现温度与实验观察到的接近;随着温度的升高,局部液相范围扩大,与电渣锭相比,加热至相同温度时,连铸锭液析碳化物周围的局部液相范围更大.液析碳化物周围局部液相的出现加快了枝晶间合金元素的扩散,对液析碳化物的高温行为具有重要影响.      

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。     

电渣重熔速度对H13钢组织和冲击性能的影响

利用双极串联电极坯电渣重熔直径φ385mm H13钢锭,研究了快速重熔与慢速重熔对电渣锭的铸态组织、锻造成品的退火组织和冲击性能的影响。结果表明:快速重熔比慢速的电渣锭的二次枝晶间距大,并且一次碳化物等枝晶间显微偏析严重;慢速重熔的锻造成品的退火组织均匀和带状偏析减轻,横向冲击性能明显提高,达到NADCA207-90标准规定的优质H13钢的水平。     

GH3536合金电渣重熔铸锭微观组织演变行为

由于高温合金铸锭由外向内凝固的原因,铸锭不同部位的冷却条件存在差异。当铸锭尺寸增大时,铸锭内部元素偏析情况加剧并产生粗大的析出相。为合理控制GH3536合金电渣重熔(ESR)铸锭内碳化物分布,为铸锭大型化发展提供理论基础,研究了铸锭不同部位元素偏析及碳化物的演变过程。结合实际工业生产情况,在实验室条件下采取定向凝固试验和MeltFlow-ESR有限元数值模拟等方法,研究了冷却速率和碳化物形貌及二次枝晶间距之间的关系。结果表明,凝固过程中Mo、W、Cr元素的偏析是碳化物形成的重要原因;随着冷却速率的提高,二次枝晶间距与碳化物面积分数均降低,较低的冷却速率使枝晶间距增大,易于形成M₆C/M₂₃C₆复合型碳化物;其中一次枝晶间距λ₁与冷却速率R_c呈λ₁=396.78G^-0.5R_c^-0.25的正比例关系(G为凝固界面前沿的温度梯度),二次枝晶间距λ₂与冷却速率呈λ_2<...     

一种镍基单晶高温合金的显微偏析行为

研究了一种新型镍基单晶高温合金DD98铸态组织的显微偏析行为.实验结果表明,当合金以枝晶凝固时,组织中存在显微偏析.其中元素Mo、Cr、Ti、Ta、Al在枝晶间富集,Ti、Mo、Ta、Cr的偏析较为严重,Al的偏析程度相对小一些,Ni、Co、W为枝晶干偏析元素,其中W的偏析最为严重;共晶中富集Al、Ta、Ti、Ni,贫Co、W、Cr、Mo.凝固速率对枝晶偏析有显著的影响.随着抽拉速率的增加,元素Al、Mo、Co、Ti的偏析程度增加,而Ta的偏析程度降低,其它元素的偏析程度变化不大.     

含Hf镍基粉末高温合金快速凝固粉末颗粒特性

采用扫描电镜、透射电镜及其附带的能谱仪和碳复型萃取技术等多种手段研究了不同Hf含量的FGH96合金粉末颗粒显微组织、枝晶间合金元素偏析和析出相.发现Hf含量可以改变粉末颗粒内部树枝晶、胞状长大晶和微晶凝固组织的比例,粉末的快速凝固组织形态主要取决于冷却速率和固液界面前沿温度梯度与长大速度的比值.不同Hf含量的FGH96合金粉末颗粒中,Nb、Ti、Zr和Al均富集于枝晶间,Co、Cr、W和Ni均富集于枝晶轴.当Hf质量分数为0.3%时,Ti、Nb、Zr、Hf等强碳化物形成元素的枝晶偏析程度最小.在快速凝固粉末颗粒中,Hf对氧含量比碳含量更敏感,优先形成更稳定的氧化物HfO₂.      

基于数值模拟的镍基高温合金电渣重熔工艺优化

利用MeltFlow软件对镍基高温合金电渣重熔过程进行数值模拟计算,探究了电渣重熔过程中温度场、流场、熔池形貌及微观组织的分布特点,通过工业试验验证模拟的准确性,定量分析熔速对熔炼过程的影响规律,提出了一种改善铸锭凝固质量的工艺优化方法。结果表明,渣池内的温度相对较高且分布均匀,熔池形貌近似“V”型。铸锭一次枝晶间距从中心到边缘沿径向逐渐减小,而二次枝晶间距没有明显差别。对比试验数据,数值模拟结果误差较小,可以准确预测镍基高温合金电渣重熔过程中的熔池形貌和枝晶间距。随着熔化速率的减小,金属熔池深度降低,ESR铸锭二次枝晶间距逐渐减小,且宏观偏析程度得到改善,黑斑产生概率逐渐降低。控制熔化速率由0.47 kg/min降低至0.45 kg/min,有利于获得凝固质量较好的镍基高温合金电渣重熔铸锭。     

锆对急冷凝固FGH96合金粉末显微组织和元素偏析的影响

采用金相显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)及其附带的能谱仪,对不同Zr含量的急冷凝固FGH96合金粉末的显微组织、热学凝固参数和枝晶间合金元素偏析进行研究。结果表明:通过调整Zr含量,可以改变粉末颗粒内部树枝晶、胞状长大晶和微晶凝固组织的比例;粉末凝固组织形态主要取决于冷却速率T-、固液界面前沿温度梯度G和长大速度R;不同Zr含量的FGH96合金粉末颗粒中,Mo、Nb、Ti、Zr等元素富集于枝晶间,Co、Cr、W和Ni富集于枝晶轴,随Zr含量增加,Ti、Nb、Zr等元素的枝晶偏析程度减小。     

电渣重熔对FeCrAl不锈钢中夹杂物的影响

应用扫描电镜(SEM)及X射线能谱分析仪(EDS)对真空感应炉熔炼(VIM)和电渣重熔炉熔炼(ESR)的FeCrAl不锈钢中夹杂物的成分、形貌、数量、大小进行统计分析。结果表明,AlN是2个钢锭的主要夹杂物,电渣重熔过程中产生的高熔点稀土化合物可作为AlN析出的异质核心。电渣重熔使自耗电极中尺寸大于10μm的夹杂物基本消失,ESR锭中尺寸小于5μm的夹杂物达到86.7%。电渣重熔减小了AlN的平均尺寸,去除了大尺寸的AlN,使AlN的总面积明显减小。热力学计算结果表明,VIM锭中AlN可以直接在液相中析出;ESR锭中氮含量的降低造成AlN不能直接在液相中析出,随着凝固的进行,[Al]和[N]在残余液相中富集,当凝固分率大于0.615后,AlN才能在凝固前沿的残余液相中析出。     

镍基高温合金GH4738的凝固偏析和碳化物析出行为

高温合金铸锭凝固过程内部各区域散热条件不同,冷却速率存在明显差异。采用差示扫描量热分析(DSC)、高温共聚焦显微镜(HT-CLSM)原位观察和定向凝固(DS)的方法,研究了宽冷速范围下GH4738合金的凝固偏析和碳化物析出行为。结果表明, GH4738合金的凝固顺序为L→γ+L,L→γ+L+MC,L→γ+MC+η+(γ+γ′),其中MC型碳化物、η相和(γ+γ′)共晶相为合金凝固过程中的主要偏析产物;Ti、Mo元素是合金的主要枝晶间偏析元素;提高冷却速率能有效降低凝固前沿残余液相中的溶质富集程度;铸态组织中的的碳化物主要为富Ti的MC型碳化物(TiC、Ti(N)C)和以TiN或Al₂O₃为核心的MC型复合碳化物(Al₂O₃-TiC、TiN-TiC);随着冷却速率降低,碳化物平均尺寸增大,体积分数减小,形貌由小块状向长条状、汉字状和大块状演变。     

冷却速率对N06625合金凝固过程微观偏析的影响

高温合金铸锭在凝固过程中各部分冷却条件不同,中心部分冷却速率缓慢。为了模拟铸锭内部的缓慢冷却速率,通过超高温激光共聚焦扫描显微镜(HT-CLSM)、钨灯丝扫描电子显微镜(SEM)、光学显微镜(OM)并结合相关计算,研究了N06625合金在不同冷却速率(10、20、30℃/min)下的凝固偏析和微观组织演变状况。结果表明,随着冷却速率升高,析出相的数量、尺寸和面积分数降低,且聚集程度降低,形状由大尺寸长条状和大块状转变为小条状和小块状;Laves相呈块状和条状在枝晶间析出,随着冷却速率降低,Laves相的尺寸和数量增大,聚集程度增加。枝晶干芯部Nb和Mo元素的质量分数以及Nb的有效分配系数(k_e[Nb])和Mo的有效分配系数(k_e[Mo])随冷却速率增大而增大,在所研究冷速范围内都表现出很强烈的偏析倾向,k_e[Nb]分别为0.46、0.55和0.62,k_e[Mo]分别为0.73、0.77和0.80,且k_e[Nb]的变化趋势更加明显。采用Clyne-Kurz偏析模型并结合试验中的数...     

Fe-5Mn-2Al-0.15C中锰钢连铸凝固偏析及粒子析出行为

为研究Fe-Mn-Al-C系中锰钢连铸凝固偏析及粒子析出特性,采用光学显微镜观察Fe-5Mn-2Al-0.15C中锰钢的显微组织,并通过Thermo-Calc热力学软件研究了其凝固模式、溶质元素偏析及粒子析出行为。结果表明,该中锰钢铸锭的显微组织主要为板条状马氏体,且含有少量铁素体;其凝固模式为L→L+δ→L+δ+γ→δ+γ→γ;Al元素的平衡分配系数大于1,发生负偏析,偏聚到δ-铁素体枝晶内部;而Mn、Nb、V、S等溶质元素发生正偏析,均偏聚到枝晶间。AlN主要在枝晶内析出,其析出温度为1 448 ℃;MnS、Nb和V的富集物主要在枝晶间析出,且MnS和Nb的富集物均在1 400 ℃以上开始析出,而V的富集物的析出温度为760 ℃。     

电渣重熔过程中熔渣成分变化的研究

在电渣重熔过程中,熔渣的成分经常会随时间推移发生变化,熔渣成分的变化会影响电渣重熔锭元素分布的均匀性,甚至影响电渣重熔工艺的顺行.本文从含氟渣系的挥发和渣壳形成两个方面出发,论述影响电渣重熔过程中熔渣成分变化的因素以及熔渣成分变化对电渣重熔锭中Al、Ti元素烧损的影响.结果表明:CaO会降低熔渣的失重率,SiO_2和Al_2O_3会提高熔渣的失重率;渣壳的非平衡凝固引起的组分偏析,会使高熔点相Ca_4Al_6F_2O_(12)(3CaO·3Al_2O_3·CaF_2)和Ca_(12)Al_(14)F_2O_(32)(11CaO·7Al_2O_3·CaF_2)析出,致使熔渣的成分发生变化.此外,在电渣重熔Inconel 718高温合金过程中,通过理论计算,得出渣系中加入6%～10%的TiO_2能够抑制熔渣成分变化,并降低合金中Al和Ti的烧损.     

一种镍基高温合金黑斑缺陷的组织分析及形成机理研究

研究一种镍基高温合金饼坯出现的宏观偏析＂黑斑＂区域相变行为及析出相的形成特点,并采用热力学相计算手段对合金黑斑区的相变规律和元素的热力学平衡分配进行计算。结果表明,合金中黑斑主要是富Ti的碳化物严重偏析造成。从黑斑的组织特点分析及热力学相计算可以得出,Ti在凝固过程中发生了强烈的枝晶间液态偏聚,同时C也有一定程度的偏聚,这些元素不同程度的液态偏聚行为是造成黑斑相富集的主要原因。     

硼微合金化对6Mo超级奥氏体不锈钢微观组织及耐蚀性影响

摘要：综述了6Mo超级奥氏体不锈钢凝固、热加工和热处理阶段的微观组织演化规律,并分析了合金元素对Mo偏析和σ相析出及耐蚀性能的影响规律。结合作者前期工作,重点分析了微合金化元素硼对其凝固阶段Mo偏析、热加工和热处理阶段σ相析出以及耐蚀性能的影响。硼抑制热加工过程中σ相的析出,减小析出相数量和尺寸,有利于热塑性提高;同时还可促使钝化膜表面形成富铬和富Mo氧化物,加速基体表面钝化膜致密化,且减缓晶界处贫Cr和贫Mo区,提高耐蚀性。