镍基高温合金FGH96粉末脱气行为研究

通过程序升温脱附联合质谱仪(TPD-MS)、场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)、X射线光电子能谱(XPS)等分析手段,研究了脱气温度对镍基高温合金FGH96粉末脱气行为的影响.结果表明:随着加热温度升高,在氦气吹扫的实验条件下,粉末表面发生了氢气(H2)、水(H2O)、一氧化碳(CO)以及二氧化碳(CO2)的脱附,氢...     

镍基高温合金粉末中夹杂的研究

研究了等离子旋转电极雾化FGH95镍基高温合金粉末中夹杂的性质（成分分类和形貌）及粉末处理过程去除非金属夹杂效果的影响,介绍了有效去除非金属夹杂的方法。     

镍基高温合金粉末筛分工艺的研究

介绍了粉末筛分设备及其主要工艺参数 ,并围绕筛分处理的生产效率及粉末质量的影响因素展开了讨论     

镍基高温合金的氧化行为研究进展

概述了镍基高温合金的氧化行为及主要研究方法.目前最广泛使用的氧化行为研究方法为静态增重法、静态减重法和循环氧化法.该类合金的氧化动力学曲线主要遵循抛物线规律,偶见直线规律、立方规律和对数规律.氧化产物一般为分层结构,对于高Cr/Al比的镍基合金,其外氧化层以Cr2O3、NiO、NiCr2 O4、TiO2为主,内氧化层多...     

镍基粉末高温合金热变形特性的研究

针对一种镍基粉末高温合金进行了热变形特性的研究.研究结果表明,该合金的最佳变形温度区间为1050～1175℃,最大允许变形量为40%.当变形温度t=1125℃、应变速率ε=101s-1或ε=100 s-1时,热变形后该合金的平均晶粒度为10级.     

氩气雾化镍基粉末高温合金及粉末特性研究进展

概述了国内外镍基粉末高温合金的发展、氩气雾化制粉技术的特点、氩气雾化镍基高温合金粉末的特性和增材制造用镍基高温合金粉末的发展方向,重点介绍了镍基高温合金粉末的形貌与粒度控制、氧化特性、气体脱附行为和缺陷形成及控制措施。讨论了镍基高温合金粉末特性与合金缺陷之间的内在关系,总结了缺陷消除措施的研究进展,明确了未来粉末涡轮盘用氩气雾化镍基高温合金粉末质量优化的发展方向,并对高品质氩气雾化镍基高温合金粉末促进增材制造技术在航空航天领域的应用进行了展望。     

氩气雾化镍基高温合金粉末的氧化特性研究

采用氩气雾化法(AA法)制备出FGH96高温合金粉末,将筛分后的粉末在真空和氩气保护下存储,对储存条件、储存时间以及粉末特性对粉末中氧含量的影响进行研究,分析气雾化高温合金粉末的氧化特性.结果表明,随着储存时间的延长,粉末中的氧含量均呈现增长趋势,真空下粉末的氧含量变化曲线最趋平缓,储存一个月,氧含量由88.3×10(-6)增加至110×10(-6),适合做较长时间的储存;氩气气氛下,短时间内粉末的储存效果较好,随着时间延长储存效果下降,氧含量增长较快,储存一个月达到137×10(-6).AES分析结果表明粉末表面存在氧化造成的成分偏析以及碳、氧元素污染,氧元素主要与富集表面的Ti,Cr等元素生成氧化物,粉末表面状态对单个粉末的氧化特性有较大的影响,粉末表面越粗糙,粘附的卫星颗粒越多,粉末的氧含量越大,粉末的氧含量呈现先增加后减小的趋势,表现为高斯分布,其中氧的富集层厚度最大约为38 nm,粉末表面越光滑则氧含量越少,氧含量沿深度分布曲线表现为单调减小,氧元素以物理吸附为主.     

铸造镍基高温合金K35的高温力学和高温氧化行为

研究了某燃气轮机动力涡轮叶片材料K35合金的高温拉伸、蠕变和持久以及氧化动力学行为.结果表明,在室温至950℃的温度范围内,K35合金的抗拉强度、屈服强度、延伸率等瞬时拉伸性能与IN738合金相当,但K35合金的成本远低于后者.K35合金的高温蠕变曲线表现为较短的减速阶段和加速阶段以及非常长的稳态阶段.在900℃、150～200MPa条件下的表观应力指数值是13,说明K35合金具有较高的蠕变抗力.TEM观察表明,K35合金的蠕变变形机制受控于位错通过球形γ'相的Orowan绕越过程.SEM观察表明K35合金的蠕变断裂是一个沿晶破坏过程,蠕变断裂特性服从Monkman-Grant规律.在同一温度下,K35合金的高温比强度与IN738合金相当.K35合金800℃的高温氧化动力学曲线服从抛物线规律,属于完全抗氧化级.K35合金的表面氧化膜以Cr2O3为主,也含有少量的NiCr2O4尖晶石和TiO/TiO2相.K35合金在高温氧化期间发生沿晶界或枝晶间的内氧化行为.氧化层分为3部分,分别是疏松的氧化外层,致密的氧化内层和内氧化层.     

热挤压对FGH96镍基粉末高温合金微观组织的影响

研究了热挤压温度、挤压比、挤压速度、挤压前预处理对FGH96镍基粉末高温合金微观组织的影响规律,确定了获得晶粒尺寸小于10 μm的超塑性细晶组织的热挤压方法.研究结果表明,热等静压后FGH96合金发生了再结晶,实现了粉末的完全致密化成形,但晶粒大小极不均匀,且存在明显的原始颗粒边界(PPB)缺陷.采用热挤压前预处理工艺...     

固溶温度对粉末镍基高温合金组织与蠕变行为的影响

通过蠕变性能测试和组织形貌观察,研究固溶温度对FGH95镍基合金组织结构与蠕变行为的影响.结果表明:经热等静压后,合金的组织结构主要由不同尺寸γ′相和γ基体组成;经1150℃固溶和油冷处理后,粗大γ′相在原始颗粒边界不连续分布,且粗大γ′相周边存在γ′相贫化区;随固溶温度提高到1160℃,合金中粗大γ′相数量和尺寸明显...     

On the oxidation resistance of a powder metallurgy nickel-based superalloy

Abstract

To evaluate the influence of reactive minor elements on oxidation resistance of a nickel-based superalloy, 0?5w/o Si, and/or 0?1w/o Y were added in various combinations to a quaternary powder metallurgy alloy that consisted of a ternary master alloy, Ni–12Cr–9Fe+6w/o Al (w/o). The processing included production of transverse rupture strength (TRS) bars by uniaxial pressing followed by sintering to 1300°C and Gleeble thermo-mechanical deformation to reduce porosity. Sectioned TRS bars were then oxidised (static) at 900°C in air for times up to 1000 h and the influence of the Si/Y additions on oxidation resistance was determined via a combination of weight gain data and microstructural examination. It was found that the addition of 0?5w/o Si to the quaternary Ni–Cr–Fe–Al powder metallurgy system provided a measureable improvement in oxidation resistance both in terms of thickness of oxide layer and in overall weight gain. Conversely, 0?1w/o Y provided little benefit when added with the Si and was shown to be detrimental in the absence of Si. Interestingly, little difference was noted in final microstructures. Specifically, variation in %γ′ between samples was minimal (58?3–61?7 v/o) and a distinct precipitate free zone was always present between the oxide and the γ+γ′ matrix.

Afin d’évaluer l’influence des oligoéléments réactifs sur la résistance à l’oxydation d’un superalliage à base de nickel, on a ajouté 0?5% en poids de Si et/ou 0?1% en poids d’Y en combinaisons variées à un alliage quaternaire de la métallurgie des poudres qui consistait en un alliage ternaire maître, Ni–12Cr–9Fe+6% en poids d’Al. Le traitement incluait la production de barres de résistance à la rupture transversale par pressage uniaxe, suivi par le frittage à 1300°C et par la déformation thermomécanique de Gleeble pour réduire la porosité. Les barres sectionnées de TRS étaient ensuite oxydées (en statique) à 900°C à l’air jusqu’à 1000 h et l’influence des additions de Si/Y sur la résistance à l’oxydation était déterminée par l’intermédiaire d’une combinaison de données de gain de poids et d’examen de la microstructure. On a trouvé que l’addition de 0?5% en poids de Si au système quaternaire Ni–Cr–Fe–Al améliorait de façon mesurable la résistance à l’oxydation, tant en termes de l’épaisseur de la couche d’oxyde que de son gain global en poids. Réciproquement, 0?1% en poids d’Y avait peu de bénéfices lorsque ajouté avec le Si et l’on a montré qu’il était nuisible en absence de Si. De façon intéressante, on notait peu de différence dans les microstructures finales. Spécifiquement, la variation entre les échantillons du% de γ′ était minime (58?3 à 61?7% en volume) et une zone distincte sans précipités était toujours présente entre l’oxyde et la matrice de γ+γ′.     

烧结镍基高温合金丝网多孔材料的抗氧化性能研究

采用静态增重法,测试了两种不同尺寸的烧结镍基高温合金丝网多孔材料样品及致密单丝样品在900℃下的氧化动力学曲线与氧化速率;采用9410型全自动压汞仪测试多孔小样品的表面积,同时通过透气系数计算其表面积,并据此对多孔小样品的氧化速率进行修正;用SEM、EDS及XRD等手段观察分析多孔样品氧化100 h后的显微形貌与氧化物的组成情况。结果表明:经过100 h氧化实验,大、小多孔样品的氧化速率为单丝样品的7倍左右;多孔小样品修正后的氧化速率远远小于修正前的氧化速率,也小于单丝样品的氧化速率;多孔样品的表面氧化物呈球形,分布较为均匀,其组成主要为Ni Cr_2O_4。     

Thermodynamic analysis of the oxidation period of making a nickel-based multicomponent superalloy

The oxygen activity is studied by oxygen sensors during the oxidation period in experimental heat of a superalloy in a 5-t electric arc furnace. The results of chemical analysis of metal and slag samples are used to calculate the activities of the metallic and oxide solution components using the energy parameters of the models of a pseudosubregular solution for the melt and a pseudoregular ionic solution for the slag, which were determined and presented in our earlier works. Equations are derived for the activity of oxygen in equilibrium with all melt components simultaneously and with each component individually. The entire oxidation process and the oxidation reaction of each metallic solution component are analyzed by comparing the actual and equilibrium oxygen activities in the metal at the beginning, middle, and end of the oxidation period of heat. The driving forces of the oxidation process are calculated from the difference between the actual and equilibrium chemical potentials of oxygen.     

Influence of yttrium addition on high temperature oxidation resistance of single crystal superalloy

Two experimental single crystal superalloys Y-free alloy and Y-containing alloy were cast in the directionally solidified furnace, while other alloying element contents were basically kept unchanged. T...     

新型镍基粉末高温合金相变温度的测定

分别采用热力学计算(thermo-calc,TC),差热分析(differential thermal analysis,DTA)和金相法(metallography observation)测定一种新型镍基粉末高温合金(CSU-A)的铸态母合金及其热挤压态合金的相变温度,分析和对比升温测试和降温测试对差热分析结果的影响。结果表明,热力学计算可准确预测合金的固、液相线温度;铸态合金的γ′相先后发生2次析出/固溶,且γ′相的完全固溶温度高于挤压态合金的γ′相完全固溶的温度;DTA降温曲线的相变温度低于升温曲线的相变温度,凝固过冷度(TL)和γ′相析出过冷度(T1γ′,T2γ′)分别为16,35和43℃。最终确定挤压态CSU-A合金的γ′相完全固溶温度为1 145±5℃,铸态合金的γ′相完全固溶温度为1 196℃,固、液相线温度分别为1 25 9和1 356℃。     

选择性激光熔化镍基高温合金的工艺优化

采用实验设计田口法及响应面法,对镍基高温合金选择性激光熔化过程中的三个工艺参数(激光功率、扫描速度和扫描间距)进行优化,以成形样品的相对密度作为评价标准,研究工艺参数对最终试样相对密度的影响.基于方差分析、信噪比、主效应图、响应曲线图等,分析各因素及其之间的相互作用对样品相对密度的影响.研究结果表明,不同工艺参数对试样...     

高频燃烧红外吸收法测定镍基高温合金中碳的助熔剂影响探讨

对高频燃烧-红外吸收法测定镍基高温合金中碳的实验条件进行了探讨,并考察了助熔剂的种类、加入方式、用量以及样品称样量对测定的影响。实验表明:添加0.4 g铁助熔剂与1.2 g钨锡助熔剂于试样底部时,样品燃烧情况最佳;称取0.5 g试样,既能防止样品燃烧溢出,又能保证样品有代表性。方法的测定范围为0.000 5%～0.23%,测定下限为0.000 5%。采用实验方法分析普通精密铸造合金、变形高温合金、定向凝固高温合金等不同工艺制备的镍基高温合金以及其他镍基合金,测定值与认定值相符。将实验方法应用于镍基高温合金标准样品和实际样品中碳的测定,结果的相对标准偏差(RSD,n=8)为0.16%～3.3%。     

On the microstructural instability of an experimental nickel-based single-crystal superalloy

The susceptibility of an experimental nickel-based single-crystal superalloy to the precipitation of topologically close-packed phases (TCPs) is considered. Its composition has been chosen to be enriched with regard to molybdenum with no tungsten being present, in order to promote microstructural instability and to allow this to be studied. Two conditions are examined: (1) as-cast and (2) as-cast with a solutioning and aging treatment. In the as-cast condition, it is shown that the interdendritic region is already prone to TCP formation, and that further heat treatment in the vicinity of 1000 °C increases the extent of this severely. This is attributed to the partitioning of Ta, which causes an increase in the γ′ volume fraction in the interdendritic regions and a concomitant enrichment of the γ matrix with respect to Mo and particularly Cr. In the solutioned and aged state, TCPs form after heat treatment in the range from 800 °C to 1100 °C and form preferentially at the dendrite cores; this is due to the presence of residual Re, which does not diffuse as quickly as Ta in the opposite direction. The different TCP particles exhibit very different morphologies. At 1000 °C, the P phase is prevalent; around 850 °C, the P phase is still found, but μ is predominant and is found in association with σ. The experimental data are compared with the predictions of thermodynamic software and a database of thermodynamic parameters; the predictions are reasonable, although some discrepancies are noted.