FGH96/IN718惯性摩擦焊接头高温拉伸断裂特征

为了实现航空用FGH96和IN718异质高温合金高可靠连接，为航空发动机关键部件安全评价及寿命预测提供基础数据及理论支持，采用扫描电子显微镜、金相显微镜研究了FGH96和IN718异质高温合金惯性摩擦焊接头显微组织形貌、高温拉伸试样断口形貌和断裂位置.结果表明，焊接接头焊缝区FGH96和IN718均为等轴晶粒组织，晶粒尺寸约2μm，焊缝区γ’和δ强化相基本全部溶解，热力影响区FGH96侧晶内γ’基本全部溶解，IN718侧δ强化相发生部分溶解，短棒状形貌消失，组织为粗细晶共存组织.焊接接头650℃高温拉伸试样均断裂在焊缝区，但平均抗拉强度可达1 080.8 MPa，基本与IN718母材等强，高温拉伸试样起裂位置均处于试样边缘焊缝区，裂纹产生的原因主要是由于焊缝区γ’和δ强化相基本全部溶解，强化作用消失，性能降低.裂纹产生后沿晶界由焊缝熔合线向试样内部扩展，当裂纹从试样边缘焊缝区四周同时向试样内部扩展时，在轴向拉力作用下形成“平台+凹坑”状断口特征，当裂纹从试样边缘焊缝区局部位置开始向试样内部扩展时，在轴向拉力作用下形成“平台+剪切”状断口特征.     

热处理工艺对FGH96合金惯性摩擦焊组织与显微硬度的影响

采用惯性摩擦焊接方法进行了FGH96高温合金焊接，借助光学显微镜、扫描电子显微镜、显微硬度仪对焊态和热处理态FGH96惯性摩擦焊接头组织和显微硬度进行了研究.结果表明，焊缝中心区内发生完全动态再结晶，再结晶晶粒细小，晶粒尺寸为4.6μm±0.3μm，且二次γ’相完全溶解，导致硬度低于母材组织.随着远离焊缝，二次γ’相含量逐渐增加，距焊缝1.5 mm后γ’相体积分数基本保持不变，但γ’相形貌由球形逐渐向立方体转变，导致硬度逐渐增加.经热处理后，焊缝区域内二次γ’相的含量与形貌变化规律与焊态相似，但热处理后基材晶粒尺寸从11.4μm±0.3μm增大至13.5μm±1.0μm，是导致热处理后基材硬度较焊态较低的原因；另外热处理后三次γ’相的析出是导致热处理态焊缝硬度高于焊态的原因.     

扫描间距对选区激光熔化IN718合金微观组织的影响

通过选区激光熔化(SLM)技术制备了IN718合金,利用X射线显微镜、X射线衍射仪、扫描电镜和电子背散射衍射等技术分析了IN718合金的致密性、相组成和晶粒形态以及取向关系。结果表明:SLM成形IN718合金的物相组成为面心立方结构的γ-Ni相与体心四方结构的γ″相,晶粒沿构建方向呈柱状晶。当激光扫描间距为100 μm时合金的致密度达到最高,当激光扫描间距为90 μm时,合金沿构建方向形成强<001>织构。     

转速对FGH96/GH4169高温合金惯性摩擦焊接头组织与力学性能的影响

应用惯性摩擦焊机完成了FGH96/GH4169高温合金焊接,采用光学显微镜、扫描电镜以及拉伸试验机等设备观察并测试了焊接接头的微观组织形貌、显微硬度及拉伸性能。结果表明接头存在FGH96侧母材、热力影响区、焊缝区、GH4169侧热力影响区及母材五个区域,焊缝区组织为细小的等轴晶粒,晶粒尺寸远小于母材,热力影响区则发生了拉伸变形。接头近界面处最高温度达到1 100℃以上,超过γ'等强化相的固溶温度。焊后热力影响区处强化相部分重溶,在界面细晶区强化相几乎完全重溶。随着转速增大,焊缝区晶粒增大,典型原子的扩散距离增加,接头室温抗拉强度和高温抗拉强度值升高。     

线性摩擦焊IN718接头微观组织与织构演变

不同工艺参数下对IN718高温合金进行了线性摩擦焊接试验，采用OM，SEM，EBSD等对接头微观组织与织构进行了表征.结果表明，在摩擦压力169 MPa、振幅3 mm、频率35 Hz、摩擦时间6 s参数组合下获得的接头质量相对较好，但在焊缝端部仍能发现氧化物和碳化物.焊缝区δ相完全溶解，残留少量NbN；而热力影响区δ相部分溶解，部分晶界发生液化并伴有Laves相的产生.焊缝区发生了充分动态再结晶，呈现为等轴细晶组织，并在剪切力的作用下出现了明显剪切织构C（100）[011]，而热力影响区发生部分动态再结晶，形成了（335）[186]织构.     

选区激光熔化成形TiN/Inconel 718复合材料的组织和力学性能

采用选区激光熔化(selective laser melting,SLM)工艺制备了TiN/Inconel 718(IN718)复合材料,利用OM、SEM、EDS、EBSD以及XRD等手段研究了SLM成形态和不同热处理条件下TiN/IN718复合材料的微观组织和力学性能.结果表明:SLM成形态TiN/IN718复合材料中TiN颗粒与基体之间紧密结合,并形成了约为0.3μm厚的过渡层,与IN718合金相比,TiN/IN718复合材料的显微硬度和拉伸强度均有明显改善(分别提高39 HV0.2和74 MPa).双时效(DA)和固溶时效(SA)热处理的TiN/IN718复合材料中,强化相的析出和TiN颗粒的存在导致裂纹萌生源增多,从而造成强度没有得到明显提升.均匀化+固溶时效(HSA)热处理后材料发生了完全再结晶,晶粒内部析出了超细球状的γ'/γ'强化相,晶界处和晶粒内部TiN颗粒周围的针状δ相含量增加.因此,经过HSA处理后材料的抗拉强度有显著提升,达到1430 MPa(提高了410 MPa).     

热挤压及热处理对镍基高温合金显微组织的影响(英文)

研究热挤压以及热处理对镍基高温合金FGH96原始颗粒边界(PPB)、γ′相、MC型碳化物及γ基体的影响。结果表明:PPB是由大的γ′相、MC型碳化物和少量的氧化物构成。可通过热挤压将γ′相尺寸由微米级细化到纳米级,并达到消除PPB的效果。热挤压态FGH96合金的晶粒长大激活能为402.6 kJ/mol,表明在低于γ′相完全溶解的温度时,晶粒长大受到γ′相的抑制。在稍高于γ′相完全溶解的温度时,MC型碳化物起到钉扎晶界的作用并阻碍晶粒异常长大。     

粉末高温合金挤压变形组织及变形机理研究

挤压能够提高材料的力学性能,改善材料的组织状态,并为后续的变形提供性能优良的坯料.本文通过对粉末高温合金(FGH96合金)挤压变形,获得了组织良好的挤压棒材.采用徕卡DMLM显微镜对显微组织进行了观察分析,结果表明:挤压变形后,FGH96合金的原始颗粒边界得到了破碎,再结晶后获得了细小、均匀的等轴晶,晶粒尺寸为3μm～10um.通过对γ'相的分布和形貌观察,结果表明:挤压变形后,γ'相得到了破碎,并均匀分布在晶粒边界.同时,采用JEM-2010EX透射电子显微镜(TEM)对挤压试样的塑性变形机理及规律进行了观察研究.     

挤压工艺参数对FGH96合金棒材显微组织的影响

对FGH96合金进行了不同挤压工艺参数的热挤压变形,研究了挤压温度、挤压比、挤压速度对FGH96合金热挤压棒材的晶粒组织和γ′相的影响,以及γ′相对再结晶晶粒长大的影响。结果表明:在实验选定的挤压工艺参数范围内,FGH96合金均发生了动态再结晶,随着挤压温度的升高,再结晶晶粒尺寸增大;在FGH96合金棒材的显微组织中,大尺寸γ′相呈链状分布于晶界,小尺寸的γ′相弥散分布在晶粒内部;随着挤压温度的升高,晶界处的大尺寸γ′相逐渐溶解,晶界迁移、阻力减小,再结晶晶粒长大,挤压温度为1100℃时,晶界处的大尺寸γ′相开始快速溶解,再结晶晶粒开始明显长大;挤压比和挤压速度的影响主要体现在单位时间内等效应变量和变形潜热对再结晶形核和长大的双重作用上,挤压比或者挤压速度过大或过小均会出现不均匀组织。     

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.