新型镍基高温合金Haynes 282的特点及应用

Haynes 282合金是Haynes公司于2005年开发的新型时效强化型锻造镍基高温合金,使用温度范围为649~927℃。该合金最初的开发目标是航空发动机和燃气轮机,因其具有良好的蠕变强度、热稳定性和优越的可加工性、焊接性能,成为700℃先进超超临界机组(A-USC)重要的候选材料之一。简述了Haynes282合金的微观组织,持久强度、抗蒸汽氧化性能和热稳定性能,讨论了其在A-USC机组、航空发动机、燃气轮机、核反应堆、石油化工设备和军工等诸多领域的应用前景,分析了其有待改进之处。     

航空工业用镍基高温合金

Allvac718＋是一种新型的析出硬化型镍基高温合金，可以在704℃时仍保持极好的强度和持久性能。这种合金具有Waspaloy合金所具有的耐高温性能和热稳定性，同时保留了标准718合金的加工特性。此外，由于具有较低的内在原料成本，718＋合金比Waspaloy合金在成本上有优势，而且还有改良的热加工性和焊接性能，使成品零件具有较好的成材率。[第一段]     

镍基单晶高温合金的再结晶

镍基单晶高温合金作为先进发动机叶片的主要用材,其再结晶问题日益受到重视.本文综述了热处理温度、热处理时间、变形程度及合金成分等多种因素对镍基单晶高温合金再结晶的影响规律,分析了镍基单晶高温合金再结晶对其蠕变和疲劳性能的影响,并讨论了回复处理及浸蚀直接去除表面变形层、渗碳和表面涂层等控制再结晶的方法.最后,指出了镍基单晶...     

FGH96镍基高温合金的高温低周疲劳断裂机理研究

研究了FGH96镍基高温合金在550,720℃条件下应变控制的高温低周疲劳断裂机理.结合断口宏微观观察和位错组织结构观察,探讨了FGH96合金疲劳行为的微观机理,并建立了扩展区面积和疲劳寿命的定量关系,结果表明:FGH96合金的断裂特征以穿晶解理为主;合金在较高温度下具有较低的疲劳寿命是与氧化损伤和合金的塑性变形密切相关;应变幅较小时(＜0.6%左右),温度对合金的疲劳寿命起主导作用,氧化损伤效应明显;位错密度在较高的应变幅下比在较低的应变幅下高得多,较高应变幅下,位错发生了交滑移甚至是攀移运动;合金的疲劳断口扩展区面积与疲劳寿命存在线性对数关系.     

镍基高温合金设计的研究进展

简述了近年来高温合金设计的研究进展,分析和讨论了蠕变性能、微观组织稳定性、铸造性能、密度和成本等方面因素在合金设计中的影响。并具体论述了相计算方法、d电子理论、多元回归法、相图计算方法等高温合金设计方法的设计思路、理论基础及应用。最后,结合高温合金的使用要求,对未来高温合金设计的研究方向和发展趋势进行了探讨和展望。     

IN738LC镍基高温合金高温低周疲劳性能的研究

以特殊热处理的方法将ＩＮ７３８ＬＣ合金中的第二相颗粒处理成只由４５０ｎｍ边长的立方形ｒ’相构成的试样和只由直径为８０ｎｍ的球形ｒ’相所构成的试样。在对这两种试样进行的１２２３Ｋ低周疲劳试验中发展,应谱速率不同,试样循环变形的机理也不同。无论是含大颗粒的试样还是含小颗粒的试样,在大应变速率时是颗粒被切割的变形机制,而在小变形速率条件下是类似于蠕变变形的位错攀移机制,在对小颗粒ｒ’相试样的试验中,发现有循环软化现象。     

镍基高温合金锻后固溶处理的研究

探讨了固溶温度对GH150镍基高温合金显微组织和力学性能的影响.研究结果证明,提高固溶温度可以促进γ′得到充分溶解,进而提高高温合金时效处理时的沉淀强化效果.但当固溶温度超过1080℃以后,性能有所下降,主要是因为合金原子的扩散能力增强和晶界碳化物不断的溶解,从而导致晶粒过分长大.同时说明,1080℃应该是γ′的完全固溶的温度.     

合金成分对含铼镍基单晶合金高温持久及断裂性能的影响

通过研究含铼镍基单晶合金主要合金化元素Ｗ,Ｒｅ,Ｔａ,Ａｌ,ＲＥ等含量变化对其高温（９８０￣１１００℃）持久性能和持久断裂特征的影响,探索优化合金元素配比的基本原理,并分析其对持久断裂行为的影响。结果发现：适当提高Ｒｅ,Ｗ,Ｎｂ、Ｔａ,Ａｌ含量有利于高温持久性能改善,这些元素间存在互相抵消或补偿的效用,必须进行各元素含量匹配才能综合优化。适量添加稀土对改善合金持久蠕变的性能效果独特,从而证明利用其     

镍基单晶高温合金固溶处理制度的研究进展

单晶涡轮叶片是航空发动机的关键热端部件,需要在高温和高腐蚀的环境下长时服役,这就需要单晶涡轮叶片具有优异的高温力学性能、较高的抗氧化和抗腐蚀性能,而镍基单晶高温合金作为航空发动机涡轮叶片的首选材料,近几十年来一直受到研究者的关注。为进一步提高先进镍基高温合金的承温能力,需不断提高先进镍基单晶高温合金中难熔元素(例如Re和W)的含量。同时,铸态镍基单晶高温合金中存在成分不均匀(严重的显微偏析)和组织不均匀(大量的枝晶间析出物)的缺陷,这种成分和组织的不均匀性如果不能被高温固溶处理消除,则将显著恶化单晶高温合金的力学性能与长时服役性能。因此,有必要探索适用于先进镍基单晶高温合金的固溶处理工艺。固溶处理工艺的发展可以分为两个阶段。第一阶段:第一代单晶高温合金,由于合金中不含Re元素,合金只需要在γ'回溶温度和初熔温度之间保温较短的时间即可实现合金组织和成分的均匀化。第二阶段:从第二代单晶高温合金开始,合金中难熔元素(尤其是Re元素)的含量不断增加,合金的成分均匀化难度显著增大,即固溶温度显著升高、固溶时间显著延长。因此,先进镍基单晶高温合金固溶处理工艺的研究重点从关注合金中各相的溶解温度和合金的初熔温度转变为合金中各元素的均匀化程度。大量的研究结果表明,低温段固溶的目的是通过固态相变的方式消除枝晶间析出物,而高温段固溶的目的是通过固相扩散的方式消除或降低合金元素的显微偏析。随着单晶高温合金的发展,先进单晶高温合金中难熔元素(例如Re和W)的含量显著提高,一方面,难熔合金元素在Ni中具有较低的互扩散系数;另一方面,难熔元素在铸态单晶高温合金中的显微偏析程度较高。因此对于先进镍基单晶高温合金,实现元素均匀化和制定合理的固溶处理工艺的难度显著提高。同时,单晶高温合金的相变温度也受到固溶处理工艺的影响。本文归纳总结了单晶高温合金固溶处理制度的研究进展,详细介绍了第二代和第三代镍基单晶高温合金的固溶处理制度,阐述了固溶处理对显微组织和成分分布的影响规律,对比了单晶高温合金传统的台阶式升温固溶处理工艺和新型的连续升温固溶处理工艺,并对重熔固溶处理工艺进行了介绍。     

固溶温度对DZ951镍基高温合金组织和持久性能的影响

采用光学显微镜、扫描电镜和透射电镜研究了固溶温度对定向凝固DZ951镍基高温合金组织和持久性能的影响.结果表明:合金经固溶处理后,枝晶偏析降低,合金强度增加.碳化物由铸态时的骨架状变成块状,呈不连续状分布在晶界,对裂纹的萌生和扩展都有抑制作用.γ′相经固溶处理后,尺寸变小,分布更加均匀.合金在1100℃/60MPa的持久性能得到提高.在1300℃固溶处理时,合金元素分布更加均匀,γ′相体积分数增加,使DZ951合金具有较高的持久寿命.     

Susceptibility to Hot Cracking and Weldment Heat Treatment of Haynes 230 Superalloy

This study investigates the susceptibility of hot cracking and weldment heat treatment of Haynes 230 superalloy. The Varestriant test was conducted to evaluate this susceptibility. Welding was performed by gas tungsten arc welding （GTAW） and plasma arc welding （PAW） with stress relief heat treatment and solid solution heat treatment. A tensile test is then performed to measure the changes in the mechanical properties of the heattreated material. The results indicate that the number of thermal cycles does not affect the susceptibility of Haynes 230 superalloy to hot cracking. However, it does increase the strain. In weldment of heat treatment, stress relief annealing increases the yield strength and tensile strength of the welded parts. The section of the tensile specimens shows fibrous fractures on the welded parts, regardless of whether they are heat-treated.     

一种新型耐高温表面复合层的研制

为提高耐高温合金工作层性能,本文采用材料逆向设计准则及表面复合技术,在耐高温合金表面堆焊熔敷层金属,并对堆焊金属的高温磨损性能及热疲劳行为进行了研究。结果表明,在转速一定时,随着试验温度的升高,堆焊层的磨损失重量先增加后减少;在试验温度一定时,随着转速的增加,材料的磨损失重量也是先增加后减少;堆焊层在上限温度为400℃和600℃时,具有良好的热疲劳性能。该材料可作为高速列车制动盘、石油钻机盘式刹车制动盘等高能制动盘工作层材料。     

新型Al-Zn-Mg-Cu铝合金热稳定性研究

采用常温拉伸力学性能测试和透射电镜(TEM)观察,研究新型Al-Zn-Mg-Cu铝合金7D04的热稳定性。结果表明:7D04-T7451合金的组织和性能在不高于125℃时可长时间保持稳定;当温度高于150℃时,板材的强度随着稳定化处理时间的延长持续下降;稳定化处理温度越高强度下降的幅度越大。稳定化温度175℃处理500h后,屈服强度和抗拉强度仅为286MPa和385MPa,与未稳定化处理相比分别降低38%和26%。7D04-T7451铝合金在稳定化处理过程中强度下降的内在原因是由于η′和η相的粗化。     

时效时间对一种新型Al-Cu-Li系合金显微组织和力学性能的影响

研究了时效时间对一种新研制的Al-Cu-Li系合金组织性能的影响。研究发现:在不同时效状态下,该合金析出了δ′,T1,θ′,θ″,σ等第二相,时效过程中析出T1相始终保持稳定的数量和尺寸,θ″相随着时效的进行不断减少并且最终消失。力学性能随着析出相的种类和数量的不同而改变,T1相对合金起到了很好的强化效果,δ′相和θ′相的复合强化有效地改善了合金的力学性能,σ相对该合金的强化作用优于θ′相。     

高温对核电工程材料低循环行为的影响研究

对核电工程材料（钛合金T42NG与T225NG和主螺栓材料18Cr2NiWA)开展了室温与350度高温下的低周疲劳性能试验研究,获得了各材料单调R－O本构模型和M－C寿命估算模型,基于这些模型,研究了材料的循环强化与软化规律,了温度系数λσ,λΔσ,和λNf对钛合金静强度,循环强度和低周疲劳规律的影响效应;根据温度对寿命的影响系数λNf与应变幅Δε/2呈线性规律的重要发现,提出了考虑温度效应的用于高温低周疲劳寿命估算的λ－M－C模型,进而总结出一种现行方法更简便的高温疲劳试验方法。     

Comparative analysis of three thermal fatigue experiments

This paper presents an analysis of the ability of different criteria to predict fatigue crack initiation under thermal loading. More precisely the predictions of the number of cycles to crack initiation are compared with experimental results obtained using five different fatigue criteria in three types of thermal fatigue tests (namely the FAT3D, JRC and SPLASH test campaigns). This analysis has revealed that:

• ? The conventional criteria based on equivalent strain variation substantially overestimate the lifespan of a structure subjected to thermal loading.
• ? A criterion making account for loading multiaxiality is required to estimate thermal fatigue life.

Three of the criteria studied give satisfactory results: the Zamrik criterion, the Park and Nelson criterion and a criterion taking hydrostatic pressure into consideration proposed by Amiable et al. The latter should be preferred for the accuracy of its results and the Zamrik criterion for its simplicity.     

提高矿用联接环力学性能的研究

本文以矿用联接环的服役条件,受力及失效特点和材料选择的基本要求,研究了不同碳含量的低碳合金钢的热处理工艺与组织性能的关系,并在现有的生产设备条件下,采用上述钢制联接环进行了实物试验。结果表明:碳含量为0.21～0.27%的低碳合金钢,采用优化后的锻热工艺并低温回火,使联接环的产品质量稳定地达到国家煤炭部及国际标准草案要求的“C”级强度标准。     

Low cycle fatigue of a titanium 829 alloy

The fatigue behaviour of titanium 829 in its oil quenched (‘basketweave’) and air cooled (‘aligned’) microstructural forms has been examined at 600°C and room temperature under fully reversed, total strain controlled conditions. Identical endurances are observed for each microstructure together with a low transition life. Similarly, almost perfect cyclic stability is exhibited irrespective of microstructure, temperature, strain range and rate. This is tentatively attributed to the ability of the aligned colonies present in both microstructures to accomodate plasticity. It is argued that a reduction in strain rate shortens life due to environmental effects. Multiple crack initiation is generally associated with facet-like features, with later growth surfaces bearing striations only after fatigue at 600°C.     

一种新型的内孔表面强化的加工方法

介绍了一种与传统表面强化方法不同的新型内孔壁强化方法－钢球离心滚压强化法。适用于孔径在φ３０ｍｍ以上的任何尺寸内孔的表面强化，对于改善零件孔区域的疲劳强度具有显著的强化效果。