950℃热暴露对K403镍基合金组织和性能的影响

针对镍基铸造高温合金K403,在950℃高温下分别进行了5、50和100 h的热暴露试验,研究热暴露对K403合金显微组织和室温力学性能的影响.结果表明:K403合金经高温热暴露后,晶内和晶界析出M6C碳化物,y'相聚集长大且边角发生钝化,随热暴露时间的延长,出现y相边角钝化变成圆形或近圆形,部分y相发生定向相互连接粗化的现象和趋势;合金的名义屈服强度和抗拉强度随热暴露时间的延长而下降,而塑性则明显提高,导致合金强度下降塑性提高的主要原因之一则是γ'强化相的聚集粗化;热暴露前后,室温拉伸断口均为枝晶组织断裂,热暴露后的试样拉伸断面出现少量沿晶断裂特征和浅而小的韧窝,且存在韧窝的数量随热暴露时间的延长而增多.     

多次返回对模具锌合金组织及力学性能的影响

研究返回次数对模具锌合金组织、力学性能的影响.结果表明,随着返回次数的增加,模具锌合金组织分布逐渐变得不均匀,等轴晶向柱状晶及树枝品转化,品粒逐渐变得粗大;随着返回次数的增加,模具锌合金的常温力学性能呈下降趋势,当返凹次数不大于3时,常温力学性能变化不大,当返回次数大于3时,锌合金常温力学性能下降较快.     

高温精炼处理对铸造镍基高温合金组织与性能的影响

研究了高温精炼处理对铸造镍基高温合金组织与性能的影响.普通铸造镍基合金枝晶组织粗大,晶界碳化物呈链状分布,晶内碳化物呈草体汉字状密集分布于枝晶间,是合金塑性低的主要原因.经高温精炼处理后,合金的枝晶组织细化,晶界及枝晶间的碳化物数量减少,γ γ共晶相数量增加,晶界碳化物呈不连续质点状分布,晶内碳化物的密集程度下降,拉伸塑性和蠕变(持久)寿命得以明显提高.经1 650℃,5 min高温熔体处理后,合金室温延伸率由3.5%提高到9.2%,700℃高温塑性由2.0%提高到8.0%,900℃高温塑性由2.8%提高到9.6%,蠕变寿命由34 h提高到52 h,蠕变塑性由4.3%提高到6.11%.推荐的最佳高温精炼处理制度为1 650℃保温4 h.分析了高温精炼处理对合金液态结构、凝固组织与性能的影响机理.     

返回料添加比例对铸造钴基高温合金K640S 组织与性能的影响

研究了返回料添加比例对铸造钴基高温合金Ｋ６４０Ｓ组织和性能的影响。结果表明,随返回料添加比例的增加,合金中的氮含量明显增加,导致枝晶组织粗大、疏松倾向明显,引起力学性能的变化。当返回料添加比例大于６０％时,返回合金的高温拉伸强度降低,其中Ｍ２３Ｃ６型碳化物和基体的界面是拉伸破坏的起源地。研究发现,氮含量增加导致显微疏松增多,使高温蠕变第三阶段应变速率加快,导致Ｋ６４０Ｓ返回合金的持久强度和蠕变强度     

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。     

恢复热处理对K403镍基高温合金组织与性能的影响

对涡轮叶片用典型材料镍基高温合金K403进行应力时效模拟使用后的叶片,再对其进行恢复热处理。采用扫描电镜和力学测试设备对铸态试样、预先应力时效试样和恢复热处理试样的微观组织与力学性能进行了测试分析。结果表明,不同时间预先应力时效K403合金试棒经恢复热处理以后,微观组织中的γ′强化相明显细化,形貌接近立方,恢复热处理试样的高温抗拉强度和高温持久寿命都优于未经处理的合金试棒。预先应力时效时间越长,恢复热处理后合金试棒的高温持久寿命提高率越高。     

熔体过热处理温度对铸态镍基高温合金K417返回料组织和力学性能的影响

用金相显微镜和扫描电镜研究了镍基高温合金K417返回料在1530, 1650, 1700, 1800 ℃下进行5 min熔体处理后显微组织以及碳化物尺寸、分布和形态的变化,并研究了熔体过热处理后组织变化对合金室温拉伸性能和高温拉伸性能的影响。结果表明,在相同铸造条件下,熔体高温处理能使碳化物由块状向骨架状转变并有效阻止裂纹的扩展,从而使合金得到良好的室温和高温强度及塑性     

脱氧对精密铸造K403镍基合金铸件的影响

通过在K403镍基高温合金真空熔炼过程中添加0.02%的Ca及0.002%的C并于1 650℃保温5min实现充分脱氧。发现未经过脱氧处理的铸件表面易出现裂纹而导致铸件报废。而经脱氧后成形的镍基高温合金精密铸件外部未观察到裂纹且内部夹杂物明显减少。通过扫描电镜及电子探针表征铸件的微观形貌,发现未经脱氧处理的铸件内部氧化物夹杂较多且易偏聚于裂纹周围,而经脱氧处理后的铸件内部夹杂物密度明显降低。     

返回熔炼对K414合金组织及性能的影响

采用100％的返回料熔炼镍基K414合金并进行了4次返回熔炼试验,测试了新料和返回料合金的化学成分及力学性能,并对合金的微观组织进行了观察.结果表明:随返回次数增加,合金中的主要成分无明显波动、气体含量未出现明显增加,返回料熔炼过程中可不添加B、Ce元素;返回料合金与新料合金的组织形貌无明显差别;返回料合金的室温强度有所降低,断后伸长率有所增加,冲击韧度略高于新料;合金在600℃条件下的抗拉强度有所增加,断面收缩率略有所下降,合金的持久寿命较新料合金略有降低,但均明显超出标准规定的要求.熔炼的返回料合金与新料质量水平相当.     

K480镍基高温合金钎焊接头组织与性能

采用Ni-Nb-W-Co-Cr-Al钎料对K480高温合金进行真空钎焊,通过扫描电镜和能谱分析研究了钎焊接头微观组织和钎焊保温时间对微观组织的影响,通过拉伸试验机研究了钎焊接头高温拉伸性能的变化规律。结果表明,在1 220 ℃×15 min镍基钎料可与高温合金粉末发生冶金反应生成致密完整的钎焊接头。钎焊接头主要由高温合金粉末颗粒、γ+γ′共晶相、含Si硼化物相和富Nb的Ni3Si相组成。与此同时,钎料中的Nb,W等元素向母材发生扩散生成(Nb,Ti)C和(Mo,W,Cr,Ni)3B2相。随着钎焊保温时间延长,合金粉末颗粒不断长大,接头中脆性化合物总量减少,含Si的硼化物逐渐由块状、条状转变为骨架状(Mo,W,Cr,Ni)3B2相,保温时间超过1 h,接头内出现大尺寸孔洞缺陷。保温时间为15 min时可获得最佳的接头性能,980 ℃高温拉伸强度为585 MPa,达到母材性能的90%以上。保温时间超过1 h后,钎焊接头高温拉伸性能出现下降趋势,其原因主要是由于(Mo,W,Cr,Ni)3B2骨架状结构和大尺寸孔洞缺陷的出现所致。创新点： (1)采用Ni-Nb-W-Co-Cr-Al镍基钎料钎焊K480合金,高温拉伸强度可达到母材强度的90%。(2)延长钎焊保温时间有利于接头内元素扩散,减少脆性化合物相,从而提高接头性能。(3)对于使用大间隙钎焊工艺的Ni-Nb-W-Co-Cr-Al镍基钎料,延长保温时间,接头内脆性化合物相总量降低,但含Si的硼化物相逐渐由块状、条状转变为对接头性能更加不利的(Mo,W,Cr,Ni)3B2骨架状结构,保温超过1 h时接头内甚至出现孔洞缺陷,接头性能呈现下降趋势。     

K424合金超温后显微组织与典型性能研究

以标准热处理态的K424合金为研究对象,进行不同条件的超温热处理（1050℃~1150℃/2h,空冷）,对超温后的合金进行975℃/196MPa条件下的高温持久实验和室温拉伸实验,并对其显微组织和断裂特征进行表征。结果表明：标准热处理后的K424合金经过1050℃~1150℃超温处理2h并空冷后,力学性能仅发生轻微降低,其力学性能指标仍明显高于标准规定值。组织表征结果表明：经过不同温度超温处理并空冷后合金晶粒、晶界和枝晶间γ’相的形貌并未呈现出明显的变化规律。一次γ’相的立方度提高以及γ通道中二次γ’相析出是合金超温后力学性能仅轻微降低的主要原因。同时,对超温后K424合金的高温和室温断裂机制也进行了讨论。     

一种镍基高温合金熔敷金属的组织及性能

通过热力学计算、光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)等分析了一种镍基高温合金熔敷金属的组织结构和力学性能.结果表明,试验用镍基高温合金熔敷金属的组织主要由柱状NiCr奥氏体以及在其亚晶间分布的少量γ'相、MC型碳化物和Laves相组成.熔敷金属组织结构完好,无裂纹、孔洞等缺陷,但多数合金元素存在偏析行为,其中元素Fe在亚晶粒中心含量较高,元素Mo,Nb,Al和Si在亚晶间含量较高,而元素Cr不存在偏析行为.熔敷金属具有良好的强度和韧性,在拉伸试验及冲击试验中其断裂形式均为塑性断裂,断口形貌为典型的韧窝状.     

镍基铸造高温合金的热等静压改性研究

研究了热等静压处理对镍基铸造高温合金内部缺陷及显微组织的影响。结果表明,铸态镍基高温合金中存在大量疏松、孔洞等缺陷,合金由γ相及γ′相两相共存,γ′相的数量较多但分布不均匀,并有少量已发生团聚。1040 ℃热等静压处理可明显减少合金中疏松和孔洞等显微缺陷,增加强化相数量,但γ′相有少量聚集长大。1200 ℃下热等静压处理基本消除了合金中的疏松组织,但仍存在少量的微孔,原始的γ′相溶化并重新析出了细小的二次γ′相。     

Effect of heat treatment on microstructure and high temperature tensile properties of cast nickel-base superalloy with high W, Mo and Nb contents

The microstructural features and high temperature tensile properties of M963 superaUoy at as-cast, as-solutioned and as-aged conditions were investigated in detail. The results show that the solution treatment at 1220℃ for 4 h,AC causes an increase in high temperature yield strength but a drastic drop in high temperature ductility due to the precipitation of both the secondary carbide M6C along grain boundaries and at the interdendritic regions and very fine γ‘ particles in the dendrite cores. Aging treatment following the solution treatment can improve the high temperature tensile properties of M963 superalloy due to the coaraing of the γ’ precipitate. One stage aging at 850℃ for 16 h following the solution treatment causes an increase in both strength and ductility d alloy M963, and two-stage aging of 1089 ℃/2 h, AC plus 850℃/16 h, AC following the solution treatment further increases the ductility d alloy M963 but slightly decreases its strength.     

抽拉速率对定向凝固高温合金DZ445微观组织和力学性能的影响

研究不同抽拉速率(4,5,7,9,10 mm/min)对定向凝固DZ445高温合金微观组织和力学性能的影响.结果表明:随着抽拉速率由4mm/min增加到10mm/min,一次枝晶臂间距λ<,1>和二次枝晶臂间距λ2逐渐减小,枝晶组织逐渐细化;枝晶干和枝晶间γ'相尺寸也逐渐减小,枝晶间γ'相的尺寸比枝晶干γ'相的大,这种差别随着凝固速率的增加而减小;合金元素的偏析随凝固速率的增大越来越严重;除抽拉速率为4 mm/min外,抽拉速率对DZ445合金室温拉伸性能影响不大;当抽拉速率太高或者太低时,合金650℃拉伸伸长率均明显降低;抽拉速率对合金的持久性能影响明显;当抽拉速率为7 mm/min时,合金的拉伸性能、持久性能和微观组织达到综合平衡,为最佳抽拉速率;DZ445定向柱晶合金比同成分K445等轴晶合金具有更好的室温和高温拉伸性能及持久性能.     

时效对超高强含Sc铝合金组织和性能的影响

采用维氏硬度测量、室温拉伸性能测试和显微组织结构分析,研究了不同时效制度下Al-Zn-Cu-Mg-Sc-Zr合金的力学性能、腐蚀性能和显微组织.结果表明,该合金具有显著的时效硬化效应,随时效温度的升高,合金达到时效硬度峰值的时间缩短.合金适宜的时效制度为120℃24h.此时,合金的抗拉强度、屈服强度、伸长率和维氏硬度分别为696N/mm2、654N/mm2、11.1％和211.2HV.合金中主要强化相为GP区和η'相,主要强化作用为沉淀强化及弥散强化.时效过程中Al3Sc和Al3(Sc,Zr)质点表现出较强的热稳定性;合金抗晶间腐蚀能力随时效时间的延长而增强.     

K4104镍基高温合金Al-Si渗层组织与抗热腐蚀性能

采用无机盐料浆法对K4104镍基合金进行Al-Si共渗,对Al-Si渗层的微观组织、显微硬度以及1 000℃抗氧化性能和900℃抗热腐蚀性能进行了研究.结果表明,Al-Si渗层连续,硬度比基体高;抗氧化和抗热腐蚀性能高于Al-Si共渗前.     

压力对FGH96/GH4169高温合金惯性摩擦焊接头性能的影响

在惯性摩擦焊机上对FGH96/GH4169高温合金进行了焊接,焊后利用光学显微镜、扫描电镜以及拉伸试验机等设备分析了接头的微观组织形貌、显微硬度、拉伸性能及断口形貌. 结果表明,摩擦焊近界面处最高温度接近1 100 ℃,界面处温度超过强化相固溶温度. 焊缝区组织为细小的等轴晶粒,晶粒尺寸远小于母材,热力影响区发生了拉伸变形. 焊后接头热力影响区处的强化相部分重溶,接头界面细晶区的强化相完全重溶. 随压力增大,Co原子的扩散距离增加,接头室温抗拉强度和高温抗拉强度有所升高,断裂位置位于GH4169侧热力影响区,断裂形式为韧性断裂.     

K452合金钎焊接头组织与性能

采用钴基钎料及镍基合金粉料,在1 170℃保温60 min的钎焊工艺下,对K452镍基铸造高温合金进行了45°坡口对接试样真空钎焊实验,通过扫描电镜和能谱分析仪分析了接头显微组织观察与物相,并进行了钎焊接头的高温性能测试。实验结果表明,钎焊接头界面结合良好,钎缝组织主要以固溶体为主,钎料组织填充于镍基合金粉颗粒间并存在小块状白色化合物,细小颗粒状化合物弥散分布于合金粉填料颗粒内部;钎焊接头900℃抗拉强度达到400 MPa,900℃/100 MPa持久寿命为133 h37 min。