夹杂物尺寸及分布对FGH97高温合金低周疲劳性能的影响

利用扫描电子显微镜、能谱仪、金相显微镜、低周疲劳试验机研究了镍基粉末高温合金FGH97材料650℃低周疲劳性能与断口夹杂物尺寸、面积及分布的关系。结果表明:FGH97热等静压材料低周疲劳裂纹源主要由非金属夹杂物引起。非金属夹杂物尺寸小于临界值(约80μm)时,夹杂物尺寸和位置对650℃最大应力980 MPa低周疲劳寿命无明显影响,疲劳寿命均值达到190 992周次。当夹杂物尺寸超过临界值(约80μm)时,则夹杂物尺寸越大,越靠近表面,低周疲劳寿命越低。因此,控制夹杂物尺寸是提高FGH97高温合金低周疲劳寿命的有效方法。     

铪对粉末冶金高温合金FGH97粉末颗粒的影响

研究了不同Hf含量的FGH97合金松散粉末和断口中粉末的组织及析出相。结果表明,粉末颗粒内部的碳化物主要是富Nb、Ti、Hf的MC型碳化物,同时发现粉末颗粒内部存在Zr的氧化物。Hf能进入到粉末颗粒中MC碳化物内,并促进稳定MC碳化物的析出,适量的Hf有利于消除合金中原始粉末颗粒边界(PPB)。粉末颗粒表面的Hf以HfC和HfO2复合形式存在,Hf含量大于0.6%时会对PPB有不利影响。     

FGH97高温合金TLP焊接接头组织分析

采用BNi82CrSiB中间层材料对FGH97高温合金进行了过渡液相(TLP)焊,研究了焊接温度为1150℃不同保温时间条件下的接头组织.结果表明,随保温时间的延长,焊缝宽度逐渐增大,焊缝中等温凝固区γ固溶体的数量逐渐增多,而焊缝中央非等温凝固区树枝状γ/Ni2B共晶、γ/γ'共晶、Ni3Si、M23B6和Cr2B等物相逐渐减少并消失,最后形成致密的γ固溶体焊缝组织.同时,随保温时间的延长,焊缝两侧扩散区的宽度逐渐增大,且有针状、颗粒状和蠕虫状的M3B2型硼化物析出,且越远离焊缝,析出相的数量越少.     

氩气雾化制粉FGH97高温合金组织和性能研究

利用扫描电子显微镜、金相显微镜等研究了氩气雾化制粉(Argon Atomization,AA )+热等静压(Hot Isothermal Pressing ,HIP)的FGH97合金显微组织、夹杂物、原始颗粒边界（Prior Particle Boundary,PPB）、热诱导孔洞（Thermally induced porosity,TIP）等冶金缺陷,统计分析了室温、650℃、750℃拉伸性能、650℃/980MPa持久性能及650℃低周疲劳寿命。试验结果表明：AA + HIP +热处理制备的FGH97材料晶粒度为ASTM8-9级,未发现连续网状的PPB,存在极少量的TIP。晶内γ′多数为正方形,尺寸约为200nm,晶界γ′为1.5～2 μm的长方形,未见粗大γ′相及粗大碳化物。650℃/980MPa 持久时间均值449 h。650℃低周疲劳寿命最大值258909周次,均值达到190014周次。室温、650℃、750℃拉伸性能、650℃/980MPa持久性能以及650℃低周疲劳寿命均满足FGH97合金技术要求。     

近等温锻造FGH4095高温合金的显微组织及力学性能

以FGH4095高温合金作为研究对象,实验得到喷射态、热等静压态和近等温锻造态的FGH4095高温合金,通过扫描电子显微镜和透射电子显微镜,以及拉伸实验观察分析显微组织和力学性能。结果表明,近等温锻造态FGH4095合金显微组织及力学性能优于其他两种状态的合金。     

FGH97合金的显微组织

结合FGH97合金的制备工艺,采用显微组织观察等手段,对合金的显微组织进行了分析研究与讨论,结果表明,直接热等静压成形的FGH97合金的晶粒组织均匀,晶粒度为6～7级;合金中的Hf元素对减少合金中的原始颗粒边界(PPB)有着显著作用,同时,Hf元素会进入γ'相和碳化物,提高γ'相的强度和碳化物的稳定性;合金的显微组织具有弯晶特点,这对合金的塑性和韧性非常重要.     

固溶温度对FGH95粉末高温合金性能的影响

采用等离子旋转电极工艺 (PREP)制取镍基高温合金FGH95粉末。粉末经过筛分、静电分离去除非金属夹杂和在 40 0℃、1 33× 1 0 -2 Pa压力条件下真空脱气 ,然后装入不锈钢包套中 ,在 1 1 80℃热等静压 (HIP)固结处理。试样经过 1 1 2 0～ 1 1 80℃固溶处理、540℃盐浴淬火和两级时效处理 ,研究了固溶处理温度对FGH95粉末高温合金室温和 650℃的拉伸以及 650℃光滑持久性能的影响。结果表明 :在 1 1 2 0～ 1 1 80℃固溶处理 ,晶粒度没有变化。随着固溶温度的升高 ,室温和 650℃的性能变化规律相同 ,即强度增加 ,塑性降低 ,持久寿命升高 ,在 1 1 60℃以上固溶处理 ,抗拉强度变化不大 ,持久寿命开始下降     

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.     

FGH96粉末高温合金损伤行为与寿命预测

粉末高温合金中缺陷,尤其是非金属夹杂缺陷不可避免。为了对粉末高温合金的可靠应用,除需在工艺上进行控制以减少缺陷外,还必须研究缺陷对粉末高温合金的损伤行为,及根据粉末高温合金的疲劳特性研究粉末高温合金的寿命预测方法。针对我国先进航空发动机涡轮盘选材的第二代损伤容限型粉末高温合金FGH96,分析了国内外粉末高温合金的发展与应用状况,叙述了其缺陷特性以及缺陷对FGH96粉末高温合金的影响规律,介绍了FGH96粉末高温合金的断裂特征以及裂纹萌生与扩展特性,分析了粉末高温合金寿命预测研究的相关工作,并探索性阐述了基于原始疲劳质量的粉末高温合金寿命预测方法。     

粉末高温合金FGH97疲劳裂纹扩展行为的研究

本文研究了氩气雾化制粉+热等静压工艺成型所制备的粉末高温合金FGH97在650℃下的疲劳裂纹扩展性能,并与俄制旋转电极制粉+热等静压工艺成型的EP741NP合金盘件进行对比；重点分析了不同制粉工艺、氧含量、晶粒度、γ"尺寸等因素对裂纹扩展速率的影响。结果表明：氩气雾化制粉+热等静压工艺制备的FGH97合金试验盘具有比俄制旋转电极制粉+热等静压工艺制备的EP741NP合金盘件更好的疲劳裂纹扩展抗力；分析发现晶粒度对氩气雾化制粉+热等静压工艺制备的试验盘裂纹扩展性能影响较为明显,晶粒度越大,疲劳裂纹扩展速率越低；γ"相尺寸的影响次之,在一定范围内γ"相尺寸增大,疲劳裂纹扩展速率略为降低；而氧含量在100~150ppm范围内对疲劳裂纹扩展性能无显著影响。     

FGH96合金锻造盘坯热处理过程中的晶粒长大行为

研究了等温锻造后的FGH96合金盘坯件在热处理过程中的晶粒长大规律。结果表明,当热处理温度低于1050℃时,盘坯轮心部位的晶粒几乎不长大;当热处理温度高于1120℃时,轮缘部位晶粒长大迅速;在单相奥氏体区,晶粒的长大规律满足Beck方程,其生长指数随温度升高而增加。当温度一定,初始晶粒越细,其长大速率越快并且生长指数值越高。建立了轮缘部位的晶粒长大动力学方程。     

Niobium-Base Superalloys via Powder Metallurgy Technology

JOM - This paper provides some insight into an area that has been neglected, namely the possibility of developing high-strength, niobium-base alloys by improved oxidation resistance via the...     

FGH96、FGH97粉末盘的无损检测

通过对FGH96粉末、FGH97粉末镍基高温合金涡轮盘、篦齿盘无损检测方法研究,确定了粉末盘超声检测和荧光检测工艺。通过检测结果研究发现,热等静压+锻造态合金有利于超声检测,并发现了缺陷显示;直接成型热等静压态合金有利于荧光检测,并发现了缺陷显示。     

镍基粉末冶金FGH95高温合金的拉伸及低周疲劳性能研究

在420～650℃的温度范围内,研究了PM FGH95高温合金在应变率0.0001～0.01 s-1范围内的拉伸性能及在不同应力比R=-1及R=0下的低周疲劳性能.拉伸试验结果表明:在此温度范围内,应变率对弹性模量、拉伸屈服强度及塑性模量的影响可以忽略不计;并且应变率自0.0001 s-1增大至0.01 s-1时,弹性模量、拉伸屈服强度及塑性模量受温度的影响也不明显.PM FGH95合金受材料微结构的影响很大,材料含有的微缺陷对其力学性能有非常不利的影响.LCF试验结果表明:PM FGH95合金是循环硬化材料.当应力比R=-1时,温度对LCF寿命的影响很小;但在应力比R=0时,LCF寿命受温度的影响很大,且随着温度的增加材料的低周疲劳寿命减小.SEM断口扫描发现,断裂表面有很多的解理面,但没有疲劳条带,且此断裂模式下没有明显的塑性变形,所以FGH95合金的低周疲劳寿命几乎是由裂纹萌生阶段决定的.     

Thermal Properties of Mg–Al/AlN Composites Fabricated by Powder Metallurgy

Magnesium matrix composites reinforced with AlN particles were fabricated by the powder metallurgy technique.Different mixing methods were used in this study to control the distribution of Al N particles.The microstructure,thermal diffusivity and thermal expansion of the Mg–Al/Al N composites using different mixing methods were investigated.The results showed that the intergranular and intragranular distributions of Al N particles were obtained,respectively,by controlling the mixing methods.The composite with intragranular particles exhibited lower thermal diffusivity because of the existences of more interfaces,defects and grain boundaries,which acted as scattering centers and reduced the mean free path of electrons and phonons.The existence of Al N particles lowered the coefficient of thermal expansion(CTE)and enhanced the dimensional stability of the composites.And the use of the improved mixing method further reduced the CTE of Mg–Al/Al N composites.     

表面完整性对FGH96粉末合金高温低循环疲劳性能的影响研究

采用陶瓷弹丸和铸钢丸+陶瓷丸为介质对FGH96合金车削表面进行喷丸强化,引入3种表面完整性状态。研究了一次喷丸、二次喷丸和车削状态下表面形貌、残余应力场和高温低循环疲劳寿命。结果表明:二次喷丸强化在消除车削刀痕和表面平均粗糙度增大的同时,引入了底部圆滑的弹坑,二次喷丸后Kurtosis值趋于3,但强度较小的一次喷丸仅能够部分消除刀痕;同时,一次喷丸和二次喷丸后,表面残余压应力由车削的-446 MPa,提高到-1000～-1100 MPa,二次喷丸后残余压应力场深度由车削的100μm提高到250μm,一次喷丸残余压应力场深度与车削状态相当。在二次喷丸良好的表面完整性作用下,在650℃,ε_t=1.2%的试验条件下,相比于车削状态,二次喷丸后疲劳寿命提高108%;相比之下,一次喷丸提高21%;喷丸后疲劳寿命分散度减小。经过断口宏微观观察和反推分析说明,3种表面完整性状态的疲劳扩展寿命很接近,造成疲劳寿命差别的主要原因是裂纹萌生差别,二次喷丸的裂纹萌生寿命分别是一次喷丸的221%,以及车削状态的216%。利用工艺手段优化表面完整性是提高FGH96合金表面完整性和低循环疲劳寿命的关键。     

Effect of Argon-Induced Porosity on Mechanical Properties of Powder Metallurgy Titanium Alloy Components using Hot Isostatic Pressing

This work reported the Ar-induced porosity in powder metallurgy Ti-5Al-2.5Sn alloy prepared by hot isostatic pressing(HIPing).The obtained microstructures of powder compacts were studied through optical and scanning electron micro-scopes,X-ray tomography,and the mechanical properties evaluated through tensile and impact tests.The results showed that the Ar-induced porosity is related to the hollow powder with gas bubble and the Ar leakage of sealed container during the powder densification.The hollow powder with gas bubble shows no obvious effects on mechanical properties of as-HIPed powder compacts.The Ar content decreases with the increasing shrinkage of encapsulated powder.0.7％ Ar-induced porosity degrades the impact toughness,but no reductions of tensile properties were obtained.Ar content test is an effective method to detect the powder compacts with Ar concentration.     

镍基粉末高温合金切削加工表面白层研究

FGH95粉末高温合金一种典型的难加工材料,在切削加工时,已加工表面会形成一层耐腐蚀的,在光学显微镜下呈现亮白色的白层组织。对基体和白层组织进行EDS和XRD分析发现,FGH95合金已加工表面白层具有致密化和无明显结构特征的特点,白层出现了晶粒细化并且发生了物相的变化;采用正交铣削试验的方法,测量加工过程中的切削力和切削温度,对已加工表面进行腐蚀并观察和测量白层的厚度,研究了表面等效应力、应变率和切削温度对白层形成的影响。研究发现,随着切削速度的提高,表面等效应力、应变率和温度不断增加,从而导致白层的厚度不断增大。     

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