铪对铸造镍基高温合金焊接裂纹的影响

对含铪铸造高温合金在TIG焊接凝固过程中物理冶金特性的研究结果表明,铪显著降低合金焊接裂纹的敏感性。铪增加合金r+r’共晶量并扩大凝固温度范围,使合金枝晶间微液池在很宽温度范围内相互连通。凝固后期富铪熔体具有良好的流动性和润湿性并具有趋肤效应,趋肤液是含铪量高于6%的多元共晶液,它具有自钎接性能,对裂纹起“自愈合”作用。这些结果证明,合金凝固范围宽窄不是影响焊接裂纹的唯一因素,最后凝固液体的物理化学性质具有重要作用。     

镍基高温合金GH4049高温疲劳小裂纹扩展规律

对镍基高温合金GH4049在相同载荷、不同温度下疲劳小裂纹扩展规律进行了试验，利用复型技术和光学显微镜观测了裂纹尺寸演化全过程，发现小裂纹扩展速率的趋势是先快后慢，且温度升高，扩展速率反而下降。这与小裂纹的闭合效应有关，在700％小裂纹的氧化诱发闭合效应比650％时明显。     

晶粒尺度对镍基高温合金的高温失塑裂纹敏感性的影响

镍基高温合金FM-52M是被广泛应用于核电关键部件焊接结构的熔敷金属。但在厚壁管道焊接中,FM-52M的窄间隙填充焊缝具有明显的高温失塑裂纹(DDC)倾向。由于该类热裂纹缺陷的存在,将导致关键部件的焊接结构在核电严苛环境中服役时出现极大的安全隐患。目前在压力容器安全端等厚壁管道焊接制造中,仍无法完全避免该缺陷。针对该问题,提出了采用脉冲TIG焊细化FM-52M的焊缝微观结构改善材料的高温力学性能。通过基于Gleeble技术的单向拉伸试验(STF试验)对FM-52M填充焊缝的DDC裂纹敏感性进行评估,结果证实细化的微观组织提高了DDC裂纹的临界应变,增加了该熔敷金属的抗DDC性能。     

高温耐蚀镍基合金的焊接研究现状及展望

高温耐蚀镍基合金在现代制造业中具有重要应用。本文从热裂纹的产生、合金元素的影响、焊接方法、焊接工艺及数值模拟等方面对近年来高温耐蚀镍基合金的相关研究状况进行了总结，并对今后的研究发展方向进行了展望。     

铸造镍基合金K44的高温蠕变行为

研究了铸造镍基高温合金K44在850——900℃，225—380 MPa的高温拉伸蠕变行为，结果表明，实验合金蠕变曲线具有较短的初始阶段和较长的加速阶段，加速阶段较长是由于筏形化的γ粒子和位错相互作用促成的，加速蠕变为应变软化阶段时，可以由关系式ε=εmin(1 c△ε)exp(n△ε)来描述，蠕变断裂数据遵守Monkman-Grant规律，裂纹起源于晶界或枝晶界的空洞。     

激光增材制造沉淀强化镍基高温合金热裂纹研究进展

针对沉淀强化镍基高温合金中的裂纹现象,对比了2类热裂纹（即凝固裂纹和液化裂纹）的典型特征、形成位置和条件。从枝晶生长、元素偏析、强化相析出、固态相变和残余应力应变等角度,系统综述了热裂纹的形成机理和热裂纹敏感性影响因素。在此基础上,从合金成分调控、工艺参数优化、基板预热以及热等静压处理等方面,概述了增材制造高温合金热裂纹调控和抑制的主要措施。最后,针对激光增材制造沉淀强化镍基高温合金热裂纹研究中存在的问题,提出了进一步研究和发展的建议,为实现无裂纹镍基高温合金的增材制造提供了参考。     

激光冲击对GH742镍基合金疲劳短裂纹扩展的影响

对GH742镍基高温合金紧凑拉伸件预制裂纹,并分别进行1次及3次搭接激光冲击处理,利用复型技术和光学显微镜研究了镍基合金的裂纹起源、裂纹分布及尺寸演化全过程.结果表明,未作激光冲击强化试样形成的是沿晶裂纹,晶界处大量位错塞积群造成很高的应力集中;而经激光冲击强化后试样在远离冲击强化区域以裂纹群的形式萌生,且大约集中在同一时段萌生,疲劳后期萌生的新裂纹条数不多,且激光冲击作用的次数越多,裂纹扩展速率越小,激光冲击处理产生的强化效应能大大降低裂纹扩展速率,在某些强化区还能明显提高应力强度因子门槛值.     

高温时效对高温镍基合金沉淀强化的影响

研究了750～1050℃下长期时效对Ni3Al基高温合金沉淀强化的影响.结果表明:镍基高温合金在不同温度时效处理一定时间后,γ'沉淀强化相呈球形分散在γ基体上,随时效温度升高,γ'沉淀相微粒粗化,合金屈服强度降低,拉伸塑性提高.随着时效时间的延长,合金的屈服强度增大,但当时效时间超过1000 h之后,屈服强度和伸长率开始下降.Ni-Al合金的性能和沉淀相的颗粒大小、分布、体积分数及粗化速率等因素有关.     

表面纳米化对镍基高温合金焊接液化裂纹的影响

采用搅拌摩擦处理对Waspaloy高温合金进行表面纳米化,并用激光对搅拌区域进行重熔,研究表面纳米化对液化裂纹的影响. 利用扫描电镜和电子背散射衍射,研究了搅拌区域和重熔区域的显微组织. 结果表明,搅拌摩擦处理在Waspaloy合金表面制备出200 ~ 700 nm的等轴纳米晶粒,细化机制为不连续动态再结晶;从搅拌区表层至底部,晶粒尺寸整体上逐渐增大;经激光重熔后,发现纳米晶层有效抑制了热影响区液化裂纹. 纳米化过程改变了碳化物的分布,避免液化相富集于晶界,晶粒尺寸减小则使晶界面积大大增加,从而减小了液膜厚度,抑制了裂纹的形成.     

沉淀强化镍基高温合金熔化焊液化裂纹研究进展

沉淀强化镍基高温合金由于具有优异的高温强度和耐热腐蚀性而被广泛应用于航空发动机和工业燃气轮机的热端部件。但是这类合金在焊接过程中具有较高的液化裂纹敏感性,影响部件的使用寿命和性能。系统地阐述了沉淀强化镍基高温合金熔化焊液化裂纹的形成机理,介绍了几种控制液化裂纹的方法,包括增大焊接热输入、焊前预热、焊前热处理和添加中间层,最后指出了今后的主要研究方向。     

新型高温镍基合金激光焊接研究取得进展

近期,中国科学院上海光学精密机械研究所激光智能制造技术研发中心研究员杨上陆团队,在高温熔盐用新型结构材料激光焊接方面取得新进展。该研究首次采用高功率激光器,实现了镍基高温合金的无缺陷焊接成形,并对焊接接头显微组织和力学性能进行了系统评价。     

涂覆Ni-Cr-Al-Y涂层的镍基高温合金热机械疲劳行为

分别采取大气等离子(APS)和高速火焰(HVOF)工艺制备Ni-Cr-Al-_Y涂层.对涂覆Ni-C卜Al-Y涂层的高温合金试样的热机械疲劳(TMF)行为进行了研究.结果表明:在相同应变幅下,2种涂层试样都是反相位热机械疲劳(OP TMF)寿命比同相位热机械疲劳(IP TMF)寿命短;在不同应变幅下,试样的热机械疲劳寿命与涂层的喷涂工艺相关.通过断I=I和纵向剖面图的观察分析表明,裂纹的萌生对试样的寿命有很大的影响.     

镍基高温合金K17的激光熔覆处理热裂纹敏感性研究

在铸造镍基高温合金涡轮叶片Ｋ１７上激光熔覆３种不同的钴基合金粉末，研究了３种组配的金相组织，显微硬度分布，成分分布及热裂纹敏感性。结果表明：激光熔覆钴基粉末对于Ｋ１７材料的叶冠端有改性作用，降低了Ｋ１７材料的热裂纹敏感性，涂层与基材能形成良好的冶金结合且涂层硬度较高。     

基于微观组织的镍基合金焊接热裂纹判据

概述了镍基合金焊接热裂纹(结晶裂纹、高温失塑裂纹)的评价方法、产生原因和防止措施,结合核用690合金焊接材料的特点,采用大厚度裂纹试验方法研究了Laves相、MC和M₂(C,N)碳化物、MN氮化物对焊缝结晶裂纹、高温失塑裂纹的影响,提出了基于微观组织的镍基合金热裂纹判据,防止结晶裂纹判据为Laves相含量不大于0.9%(体积分数),防止高温失塑裂纹判据为MC+MN+M₂(C,N)含量不小于0.18%,在此基础上,研制出新型690合金焊接材料—WHS693M焊丝。结果表明,焊丝抗裂性优良,熔敷金属力学性能满足三代核电主设备制造技术要求。     

铸造镍基高温合金K445的热疲劳行为

利用开有V形缺口的平板试样,研究了新型铸造镍基高温合金K445在最高温度分别为800,850,900℃,最低温度为室温的热循环下的热疲劳行为．通过光学显微镜和扫描电镜观察合金的组织和热疲劳裂纹形貌,研究热疲劳损伤机制．结果表明,热疲劳主裂纹主要从V形缺口处萌生,沿晶界扩展,而二次裂纹则穿晶扩展．当最高循环温度为800℃时,碳化物的组成和分布起主要作用,（Ti,Ta）C型碳化物的开裂处以及碳化物与基体的界面处是裂纹优先扩展区域．当最高循环温度为900℃时,高温氧化起重要作用,应力辅助作用下的晶界氧脆是主要损伤机制．     

镍基高温合金车削热通量模型研究

镍基高温合金是多元素组成的合金,车削变形复杂,车削温度极不好掌控,刀具和工件中产生的热通量对工件和刀具磨损有较大影响。建立车削过程仿真模型,提取热通量数据,对数据进行分析处理;建立车削过程神经网络模型。结果表明:将工件热通量、刀具热通量分别作为单一变量进行极差与方差分析,吃刀量是影响热通量的重要因素。将工件与刀具热通量相结合作为双变量,建立神经网络模型,验证了吃刀量是决定性因素;通过神经网络内部的隐藏函数,得到了分析误差与重要性的正态分布图;通过MATLAB求得隐藏函数,该函数与吃刀量拟合度较高。     

镍基铸造高温合金的热等静压处理

评述了镍基铸造高温合金的热等静压（HIP）处理对组织和力学性能的影响。镍基铸造高温合金由于存在着铸造工艺难以消除的气孔类缺陷，严重影响着合金的使用可靠性和成品率，通过HIP处理后的合金，不仅可有效地消除合金中的缺陷，获得致密合金，而且还可改善合金的显微组织，提高合金的拉伸、持久和疲劳性能，显著地减小性能分散度。     

镍基高温合金的高温力学性能及微观组织分析

以第三代镍基高温合金FGH98为研究对象,通过实验对比了FGH98合金和前两代合金FGH95和FGH96的疲劳寿命和高温裂纹扩展速率,并研究了微观晶粒尺寸和最大载荷保持时间对FGH98合金疲劳抗性的影响。结果表明,粗晶粒FGH98合金的疲劳寿命更长、裂纹扩展速率更低;FGH98合金的高温裂纹扩展速率随着保载时间的延长而增加。     

镍基高温合金的高温力学性能及微观组织分析

以第三代镍基高温合金FGH98为研究对象,通过实验对比了FGH98合金和前两代合金FGH95和FGH96的疲劳寿命和高温裂纹扩展速率,并研究了微观晶粒尺寸和最大载荷保持时间对FGH98合金疲劳抗性的影响。结果表明,粗晶粒FGH98合金的疲劳寿命更长、裂纹扩展速率更低;FGH98合金的高温裂纹扩展速率随着保载时间的延长而增加。