粉末氧含量对热等静压FGH4169合金力学性能与组织的影响

以氧含量分别为60×10~(-6),145×10~(-6)和216×10~(-6)的GH4169预合金粉末为原料,采用粉末热等静压法制备成块体合金,然后进行热处理,研究粉末氧含量对FGH4169合金的室温和高温力学性能及组织的影响。结果表明,随原始粉末氧含量从60×10~(-6)增加到216×10~(-6),Al和Ti元素在粉末表面富集,并生成斑点状氧化物;粉末氧含量对FGH4169合金的致密度无明显影响,但可改变合金中碳化物的分布和形态。高氧含量的FGH4169合金中易形成原始颗粒边界(prior particle boundary,PPB),PPB中含有碳化物和氧化物。FGH4169合金在室温和高温下的塑性均随氧含量增加而降低,粉末氧含量为60×10~(-6)和145×10~(-6)时,FGH4169合金在室温和650℃下的强度和塑性都能达到变形GH4169合金的标准值。     

FGH95粉末高温合金蠕变裂纹扩展有限元数值模拟研究

对FGH95粉末高温合金标准CT试样在700℃下的蠕变裂纹扩展过程进行了有限元数值模拟研究.FGH95合金假设为弹性-蠕变体,蠕变变形采用Norton模型描述.蠕变裂纹扩展模拟时考虑了两种裂纹扩展速率,分别为3.25×10-2mm/h(快速裂纹扩展)和6.5×10-4mm/h(慢速裂纹扩展).数值模拟结果表明:FGH95合金在700℃下发生蠕变裂纹扩展时,弹性变形引起的标准CT试样加载线位移Vc在总位移中起主导作用,蠕变变形引起的加载线位移Vc很小,加载线位移率比值(·Vc)/(·V)远小于1,蠕变变形被限制在临近裂纹扩展路径的细长条带状区域内,裂纹尖端没有发生大范围蠕变变形.上述结果说明FGH95合金在700℃下为蠕变脆性材料,应力强度因子K可作为FGH95合金高温疲劳裂纹扩展的有效驱动力参数.     

FGH95合金等温锻造工艺研究

对FGH95合金细晶制备和超塑性等温变形工艺进行了研究。结果表明，双冷速缓冷处理可以有效细化FGH95合金晶粒，改变γ′相的尺寸和分布，并且通过粗化的γ′相对再结晶晶粒的钉扎作用，使FGH95合金细晶组织保持很高的热稳定性；具有细晶组织的GH95合金进行高、低应变速率组合的等温压缩变形时，在低应变速率条件下，可实现超塑性变形。双冷速缓冷处理 超塑性等温锻造工艺具有较强的适应性，可推广至大尺寸粉末高温合金盘件的等温成形，采用该技术研制的等温锻造FGH95合金盘件具有良好的综合力学性能。     

Rene'95和FGH95合金中的陶瓷夹杂

本文采用光学显微镜定量金相法和电子探针等研究方法对热等静压及热等静压+锻造的FGH95粉末高温合金中的陶瓷夹杂进行了定性和定量的分析,并对FGH95合金与Rene'95合金中的陶瓷夹杂作了对比。
研究得出:FGH95合金中的陶瓷夹杂主要是Al₂O₃以及Al₂O₃与SiO₂的复合氧化物;而Rene'95合金中,则是SiO₂与MgO的复合氧化物以及硅酸铝与MgO的复合氧化物。热等静压的FGH95合金中陶瓷夹杂远远多于Rene'95合金,约高2倍。此外,FGH95合金中的陶瓷夹杂颗粒比Rene95合金要粗大。
研究表明:采用热等静压+热锻工艺的FGH95合金,其陶瓷夹杂的平均尺寸比热等静压工艺的FGH95合金要小。合金粉末粒度对合金中的陶瓷夹杂有明显影响。     

粉末粒度对FGH95粉末高温合金组织和性能的影响

选用-100目+150目(粗粉),-100目(全粉)和-150目(细粉)3种粒度组成的等离子旋转电极法(PREP)FGH95合金粉末,经1180℃热等静压(HIP)成形,再经1050℃等温锻造(HIF)工艺.研究结果表明3种粒度组成的合金在热等静压状态下的显微组织中,细粉合金较均匀,但再结晶程度及再结晶晶粒度差别不明显.经过HIP+HIF工艺后,3种粒度组成的合金晶粒度差别不大,再结晶晶粒度为ASTM 9～10级,枝晶区域均明显减少,但仍有部分残余枝晶,且粗粉多于全粉和细粉.经过HIP+HIF+HT工艺后粗粉的综合力学性能好于全粉和细粉.总之,采用HIP+HIF工艺路线,粉末粒度组成对FGH95合金的显微组织和力学性能影响不明显.     

Cu、Mg合金元素对Zn—Al22合金组织和性能的影响

Zn—Al22超塑性合金属于细晶超塑性类合金,即合金材料在成型前,应具有等轴两相微细晶粒(一般在0.5～5μm);其成型温度的下限为0.5Tm(Tm为材料熔点);并且应变速率要在10~(-1)～10~(-4)/sec之间。 Zn—Al22合金用于生产是在六十年代     

FGH95镍基粉末高温合金热等静压工艺的研究和发展

在借鉴国外相关研究成果的基础上,对FGH95合金的热等静压工艺参数进行了具体的实验研究,分析了FGH95合金热等静压工艺中存在的问题,研究了不同成形工艺对合金力学性能的影响,指出了FGH95合金热等静压工艺研究的发展方向.     

长期时效对FGH95镍基粉末高温合金γ'相及晶格常数的影响

在不同温度下对FGH95镍基粉末高温合金进行长期时效处理,通过合金显微组织观察和X射线衍射分析,研究了长期时效对FGH95合金γ'相及晶格常数的影响。结果表明,完全热处理FGH95合金经450和550℃长期时效后,合金中细小γ'相略有长大,其粗化行为符合Lifshitz,Slyozov和Wagner（LWS）粗化动力学理论;随着时效时间的延长,FGH95合金中γ'相的晶格常数有所增加,而γ和γ'两相的晶格错配度减小;与时效时间相比,时效温度对FGH95合金中γ'相尺寸及晶格常数的影响更大。     

优化等离子旋转电极工艺提高FGH95合金粉末的收得率

本文研究了采用等离子旋转电极工艺制取FGH95合金粉末时,棒料转速、等离子弧电流强度、工作气体流量等制粉工艺参数对粉末收得率的影响。在此基础上,对这些参数进行了优化,使FGH95合金的<100～>50μm成品粉收得率提高了近12%。     

热挤压粉末IN100合金的超塑性

本工作采用氩气雾化INl00合金粉,经真空脱气,装入不锈钢套,封焊后,进行热挤压。挤压棒材具有良好的超塑性,在温度为1040℃应变速率为10~(-2)～10~(-3)/min时,拉伸试样的延伸率可达824～1090％,流动应力仅为1.O～1.5kgf/mm~2。本文研究了挤压工艺参数对合金超塑性和机械性能的影响,探索了最佳超塑性的温度范围,研究了超塑性合金的组织特点以及经热处理后的组织变化。试验结果说明热挤压粉末IN100合金的室温和7000℃的抗张性能以及持久性能均优于铸造IN100合金。     

FGH95合金高低周复合疲劳行为

为了解高周振动应力对FGH95合金低周疲劳过程的影响,对FGH95合金进行高低周复合疲劳和低周疲劳试验。试验结果表明：在低周疲劳过程中叠加的高周振动明显降低了FGH95合金的低周疲劳寿命;且叠加的高周振动应力越大,FGH95合金的低周疲劳寿命降低程度越大。宏观和体视显微镜下分析的试样断口形貌显示：断口呈平坦区和倾斜区两大部分,表面粗糙,有明显的反光小平面。最后,着重用扫描电子显微镜（SEM）分析疲劳裂纹扩展不同阶段的形貌特征,并对不同试验条件下的相同裂纹扩展阶段的裂缝形貌特征进行比较。     

粉末高温合金FGH97疲劳裂纹扩展行为

测定不同晶粒尺寸、γ'相以及不同Hf含量的粉末高温合金FGH97在650℃高温条件下的疲劳裂纹扩展速率,并将其与FGH95和FGH96两代粉末合金的疲劳裂纹扩展速率进行对比.用定量分析的方法对FGH97合金在疲劳断裂各个阶段的行为特征进行分析.较大晶粒尺寸的FGH97合金具有较低的裂纹扩展速率,合理的二次和三次γ'相匹配析出,可以获得较高的疲劳寿命;Hf元素的添加使合金的整体疲劳寿命增大;FGH97合金与FGH95和FGH96相比,具有较高的疲劳裂纹萌生抗力,更低的高温疲劳裂纹扩展速率.     

喷射成形高温合金FGH4096的热变形行为

采用THERMECMASTOR_Z型热模拟试验机,研究了喷射成形高温合金FGH4096在变形温度为1 060～1 180℃、应变速率为0.1～10 s-1的等温热压缩变形行为.试验表明,在1 120℃以上变形的试样发生了动态再结晶;1 090℃以下变形的试样发生了动态回复.喷射成形FGH4096高温合金最佳热变形温度为1 120～1 180℃,最佳应变速率为0.1～5 s-1.通过表观激活能的计算讨论了喷射成形FGH4096高温合金热变形机制.     

FGH95合金在热成形中与碳钢包套的相互作用

本文研究了FGH95粉末高温合金在热等静压成形时与碳钢包套之间的相互作用。 研究表明:FGH95粉末高温合金热成形用碳钢作包套时,由于二者之间发生各种元素的扩散,因此随热成形温度、时间的不同,在合金表面层会形成不等的合金元素贫化区和富铁区,以及形成无γ'相区域,得出了在不同温度下扩散层厚度与时间的关系。研究得出了扩散层至合金中心的显微硬度变化规律。此外,研究还得出了含碳不同的碳钢对FGH95合金的影响。     

金属基复合材料中高应变速率超塑性的流变学观点

超塑成形是实用而有效的制造技术。然而,超塑性变形速率低,典型速率为10~(-5)～10~(-3)S~(-1),是其存在的主要问题之一。最近的一些研究表明,以非常高的应变速率(大于10~(-1)S~(-1),最高达10~2S~(-1))也能出现超塑性。一特定实例是应变速率为lS~(-1)时,抗拉伸长率超过1250％。迄今,由本文作者发现的这种高应变速率超塑性(HSRS)现象,在某些材料中已有报导,这类材料包括金属合金、金属基复合材     

氩气雾化FGH95合金空心粉末的研究

本文采用测定粉末真密度法、光学显微镜定量金相法和图象分析仪等方法研究了FGH95高温合金粉末空心度、粉末空心平均尺寸与粉末粒度的关系。
的增大而增研究得出:氩气雾化FGH95合金粉末中的空心度、空心平均尺寸均随粉末粒度大。粉末空心的形貌基本上是等轴的、球形的,而且随粉末粒度的增化而越来越呈规则的球形。
研究表明:用上述3种方法来研究FGH95合金粉末的空心度,粉末真密度法测量值有偏离,但3种方法的测量结果,其变化的趋势是一致的;用光学显微镜定量金相法和图象分析仪测定粉末空心的平均尺寸,结果一致。
此外,文中还对FGH95合金扮末与Rene'95合金粉末的空心虚、空心平均尺寸进行了比较。     

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...     

不同生产工艺对FGH95粉末高温合金

全面对比研究了不同生产工艺对FGH95粉末高温合金显微组织,拉伸、屈服强度,持久蠕变及低周疲劳性能的影响,研究了不同生产工艺与FGH95粉末高温合金抗断裂韧性及无损检测的关系.在此基础上得出粉末冶金涡轮盘生产工艺的方向应是直接HIP成型工艺的结论.     

夹杂物在P/M镍基高温合金中的变形行为及对低周疲劳性能的影响

通过在 5 0～ 10 0 μm粒度范围FGH95合金粉末中预先加入夹杂物的方法 ,系统研究了5 0～ 5 0 0 μm有机和无机不同类型的夹杂物 ,经过热等静压和热等静压加锻造后的形态变化 ,及其与合金基体的相互作用特点 ,以及对P/M盘件径向试样低周疲劳寿命的影响。     

镍基变形高温合金CDS&W FGH96热变形行为研究

随着新一代低油耗和高推重比航空发动机的发展,对新型涡轮盘合金提出了更高的要求。FGH4096是典型第二代高强和高损伤容限型涡轮盘合金,长期使用温度为700~750℃,采用粉末冶金(P/M)工艺制备。本文采用电渣重熔连续定向凝固(ESR-CDS)技术和多向锻造技术制备了低偏析的FGH96合金(命名为CDSW FGH96)锻坯,通过等温热压缩实验研究了锻态合金在温度范围为1060~1140℃,应变速率范围为0.001~0.100 s-1的热变形特点。结果表明,随着温度的增加,再结晶(DRX)分数先减小后增加;弥散细小的γ'相颗粒阻碍动态再结晶形核,而尺寸较大的相颗粒在一定程度上可大大降低对动态再结晶的这种阻碍作用;动态再结晶晶粒尺寸随着变形温度的降低而降低。通过流变行为计算得到热变形激活能为1289 k J·mol-1,并提出了合金CDSW FGH96高温变形本构方程。借助于场发射扫描电镜(FESEM)和透射电镜(TEM)阐述了动态再结晶机制为应变诱导原始晶界形核和第二相位错塞积形核。