长期时效对一种镍基单晶高温合金组织演化及持久性能的影响

研究了长期时效对一种镍基单晶高温合金显微组织及持久性能的影响。结果表明:800℃时效1000h后,γ′相仍保持立方体形态;980℃时效1000h、1010℃时效500h后,γ′相逐渐连接形筏。980℃时效500h、1010℃时效100h后,μ相以针状和颗粒状形态逐渐析出,980℃时随时效时间延长,μ相逐渐增加,1010℃时随时效时间延长,μ相先增加后减少。800℃长期时效后合金的持久寿命变化不大,980,1010℃时随时效温度升高和时效时间延长,合金的持久寿命递减。     

FGH95粉末冶金高温合金长期时效的组织稳定性

利用扫描电镜和透射电镜观察了FGH95镍基粉末冶金高温合金在650℃长期时效后的显微结构,评价了该合金在时效过程中的组织稳定性。结果表明,该合金在650℃具有较好的组织稳定性。经500～5000h时效后,合金的主要析出相为γ′相、MC型和M23C6型碳化物,在合金中没有发现TCP相。γ′相在不同热处理时期具有3种不同的尺寸及形貌:尺寸为1～3μm的γ′相,呈不规则块状在晶界析出;尺寸约为500nm的γ′相,呈蝶形均匀分布于基体中,随时效时间延长,其大小、形貌及在基体中的分布稍有变化;更小的γ′相在长期时效过程中经历不规则长大、分裂、再长大和再分裂的循环过程,尺寸在60～200nm范围内变化。合金时效3000h时发现晶界上生成M23C6型碳化物。     

蒸汽轮机用Waspaloy叶片材料长期时效组织及力学性能

研究了Waspaloy合金在标准热处理状态下,700℃长期时效过程中的组织和力学性能变化。结果表明,长期时效过程中Waspaloy合金析出相主要为MC型碳化物,M23C6型碳化物和γ'相,时效过程中并未发现有害TCP相。M23C6型碳化物在晶界呈链状分布,长期时效过程中其大小、分布基本不变,稳定性良好;γ'相在时效100 h后充分析出,尺寸随时效时间延长而长大,γ'粗化规律符合L-S-W理论,5000 h时效后γ'相形貌仍然为球形。时效100 h合金强度有小幅上升,随后随时效时间延长合金强度变化不大。     

980℃长期时效对DD5镍基单晶高温合金组织与性能的影响

研究了二代单晶高温合金DD5在980℃无载荷时效处理后的组织及性能变化。结果表明:DD5合金980℃时效后组织基本稳定,5000 h时效后未发现TCP相的析出。980℃时效中,150 h时效后γ'相呈规则立方状并未发生明显长大,平均尺寸达到约0.5μm,1000 h时,γ'相基本呈立方形态分布,但平均尺寸约1μm,2500 h时γ'相粗化明显,5000 h时基本形成筏状组织。时效后,初生碳化物发生分解并有次生碳化物析出,包括点棒状MC(1),块状富Hf的MC(2),细小质点状M23C6。870℃抗拉强度值随时效时间延长逐渐下降,1000 h后下降5.5%,而5000 h后下降9.8%。持久寿命随时效时间延长呈逐渐递减趋势:980℃/207 MPa的持久寿命,1000 h后下降19%,5000 h后下降了43%;1070℃/140 MPa的持久寿命1000 h后下降38%,5000 h后下降了52%;1093℃/158 MPa的持久寿命1000 h后下降31%,5000 h后下降了52%。     

长时时效对汽轮机叶片用GY200镍基合金组织和性能的影响

利用Thermal-calc热力学软件对GY200平衡条件下的析出相进行了计算,并结合金相、扫描、化学相分析等手段研究了700、750℃不同时效时间下先进超超临界电站叶片用GY200镍基合金的组织、性能、碳化物及沉淀强化相的演变。结果表明,GY200镍基合金在700、750℃时效后的强度明显增加,冲击性能稍有下降,在10 000 h时效时间内合金的各项性能没有明显变化。长时时效后的碳化物主要由M_(23)C_6和MC相组成,和热力学软件模拟结果一致,利用2%的W替代Waspaloy中1%的Mo,合金中没有M_6C析出。随着时效时间增加M23C6相含量增加,并呈链状和片状析出在晶界,750℃时效M_(23)C_6粗化更加明显;MC相数量在时效3000 h后开始下降。700℃时效3000 h后,γ′相数量开始增加,5000～10 000 h趋于稳定,750℃时效γ′相数量基本不变。γ′相在700℃时效稳定性较好,粗化速率较低;750℃时效γ′相粗化速率较高,5000 h时效后γ′相平均尺寸约100 nm。     

高温时效时间对定向凝固DZ951镍基高温合金组织和持久性能的影响

采用光学显微镜和扫描电子显微镜研究了高温时效时间对DZ951合金组织及其持久性能的影响。结果表明,合金在1130℃高温时效时,碳化物由铸态时的骨架状变成块状,呈不连续状分布在晶界。随着保温时间的延长,γ′立方度降低,尺寸增加。保温6h时,γ′粗化形筏。合金在1130℃高温时效时,由于γ′部分固溶,并在随后的冷却过程中析出细小球形γ′相,随着保温时间的增加,细小γ′相的体积分数增多。DZ951合金在1100℃,60MPa的持久寿命随保温时间增加而降低,延伸率增加。γ′粗化形筏对合金持久寿命是不利的。     

一种新型镍基高温合金长期时效后的组织和性能

研究了一种新型镍基高温合金在不同温度下长期时效后的组织及冲击韧性、硬度等性能．结果表明，合金在593℃和704℃时效l000h后，主要析出相是γ′和MC，在704℃以上又析出了M23C6．合金在750℃时效l000h后晶界处开始析出η相，而在849℃时效l000h后晶内出现了大量的片状η相，呈魏氏体分布．γ′相随时效温度的增加生长迅速，且在849℃时效l000h后出现回溶．没有发现σ等脆性相的出现．随着时效温度的提高，合金的冲击韧性下降，由韧性断裂变为脆性断裂．室温显微硬度随时效温度的提高而降低，主要由γ′的长大所致；合金在标准热处理条件下的高温显微硬度高于室温显微硬度．     

Ni-Cr-Co基高温合金704℃和760℃时效组织稳定性

利用热力学计算、SEM、TEM和相分析研究了一种新型Ni-Cr-Co基高温合金在704℃和760℃长期时效至2000h后的组织变化。结果表明：该合金标准热处理态和在704℃长期时效后的析出相有MC，M23C6，M6C和γ，在760℃长期时效后还析出了η相。随时效时间增加，γ( η)及碳化物MC，M23C6和M6C的含量变化很小，化学组成稳定，但γ相粗化明显。该合金在760℃时效时，η相的析出随时效时间的增加而加剧，并且呈魏氏体分布。新合金在704℃长期时效时具有良好的组织稳定性，但在760℃时效时组织稳定性较差。     

长期时效对高钨镍基高温合金碳化物演变的影响

采用SEM、TEM和EPMA等分析方法对高钨镍基高温合金在1 000℃长期时效期间的碳化物演变行为进行了研究。结果表明,随着长期时效进行,合金中初生的MC型碳化物可分解为M_6C型碳化物,且数量随时效时间延长而增加。当时效时间为500 h时,颗粒状M_6C型碳化物转变为块状,并在时效1 000 h后逐渐转变为短棒状。时效1 500 h后,合金中的M_6C型碳化物主要呈针状。     

一种镍基单晶高温合金长期时效后γ'相的粗化动力学

研究了第二代镍基单晶高温合金DD5在870～980℃时效150～2000 h后γ′相的粗化动力学。结果表明:长期时效后DD5合金γ′相的形貌和尺寸取决于时效温度和时效时间,可用形貌稳定因子来表征;在870～980℃时效温度下,枝晶中γ′析出相发生粗化,γ′析出相的平均尺寸随时效时间和温度的增加而增大;动力学计算结果表明DD5合金在长期时效后,γ′相的粗化长大受合金元素扩散的控制,γ′析出相依然保持规则立方状,具有较好的组织稳定性。     

长期时效对Haynes 282耐热合金组织和力学性能的影响

研究了Haynes 282耐热合金700 ℃下经100、300、1000、3000 h时效处理后组织和力学性能的变化规律。结果表明：282合金主要析出相为M23C6、MC和γ￠相,700 ℃长期时效后,晶界M23C6型碳化物和晶内MC型碳化物发生长大,γ￠相随时效时间的延长长大缓慢。282合金冲击吸收能量随时效时间的延长逐渐下降,晶界链状分布的M23C6型碳化物是造成其冲击吸收能量下降的原因之一。282合金硬度随时效时间的增加而增加,时效过程中γ￠相的含量及尺寸变化对合金硬度影响较大。     

Mo对镍基单晶高温合金组织及持久性能的影响

通过在不含Mo的基础合金USTB-F7中添加1.5%(质量分数)Mo,形成合金USTB-F9,研究Mo对镍基单晶高温合金组织稳定性和持久寿命的影响。1 100℃时效与热处理组织的研究分析表明:合金USTB-F7中γ′相形貌介于球形和立方形之间,属中间态形貌;经长期热处理2 000 h后,其形貌保持稳定,仅发生粗化而未产生筏排现象。Mo的添加使γ相中Re、Mo和Cr等元素含量增加,提高了合金USTB-F9的γ/γ′点阵错配度和γ′相的立方度,从而加速长期热处理过程中的筏排化进程,仅200 h就发生明显的筏排现象。同时,Mo强烈促进富含Re、Mo、W和Cr等元素的P相和σ相的析出,使析出时间由合金USTB-F7的700 h提前到合金USTB-F9的100 h。在1 100℃和140 MPa下的持久性能测试表明,尽管Mo的添加提高了γ′相的体积分数和错配度,并促进筏排组织的形成,有利于合金持久性能的提高;但由于Mo促进TCP相的大量析出,从而使合金的持久寿命降低。     

一种铁基高温合金750℃长期时效的组织对性能影响的研究

利用性能测试、相分析、X射线及电子衍射、能谱分析,特别是扫描电镜观察析出相的三维形貌等方法研究了一种铁基高温合金750℃长期时效后组织结构对性能的影响。时效时间在200h以内,合金仍然具有令人满意的热强性和塑性。在时效1000h以内,γ′是稳定的;500h以后,开始有针状σ相析出;2000h后,σ相长大成片状,并有针状Laves相或μ相析出。发现TiC随时效时间的增长转变为Laves相。200h时效后持久强度开始下降,与针状σ相析出有关,但对高温塑性及持久塑性的影响不大。     

新型高温合金21Cr-32Fe-41Ni高温长期时效组织演变研究

铁镍基合金长期服役于较高温度下,因此高温下的组织稳定性是合金的重要指标之一。利用扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、电子探针(EPMA)、化学相分析等手段对750 ℃不同时效时间下新型铁镍基高温合金21Cr-32Fe-41Ni组织与性能演变规律进行研究。结果表明,长期时效后合金中析出相主要有γ′相、σ相、α-Cr相以及MC相。在时效500 h内,基体中弥散分布的球形γ′相的质量分数和尺寸快速增加。时效时间从500 h增加至2000 h,γ′相的质量分数和尺寸增加速率逐渐降低。在长期时效过程中,σ相沿晶呈块状或条状分布,并与α-Cr相同时在晶内以针状或条状析出。随时效时间增加,σ相和α-Cr相数量增加,逐渐粗化。沿晶不连续分布的σ相逐渐相连,存在向网状分布发展的趋势。随时效时间增加至2000 h,合金强度先升高后降低,在时效500 h后达到峰值,硬度保持增加趋势。     

一种定向凝固镍基高温合金950℃长期时效1000h的组织演变(英文)

研究一种用于燃气轮机叶片的定向凝固镍基高温合金在950℃长期时效1000后的组织演变。结果表明:随着时效时间的延长,在枝晶和枝晶间的γ’相变得更加有规则,而且γ’相的质量分数和尺寸也随着时效时间的延长而逐渐增加。在时效过程中,MC型碳化物的边缘部分发生溶解,而由其提供的碳元素与析出的Cr元素在晶界处形成M23C6型碳化物。玫瑰状的γ′/γ共晶部分溶解进入基体,时效过程也促进其向筏形γ′转变。合金经过1000h时效后,结构总体上是稳定的,没有发现针状的TCP相。     

一种试验第3代单晶高温合金1100℃长期时效组织演化（英文）

通过1100℃长期时效100~800 h,研究了一种试验第3代单晶高温合金组织演化规律。结果表明:随着时效时间的增加,枝晶干γ′相逐渐变得粗大和不规则;而枝晶间γ′相形貌则随着时效时间的延长呈规则立方、合并长大、筏排化规律演化。枝晶干与枝晶间这种不同的γ′相演化规律主要由合金元素的偏析造成。时效300 h后,枝晶干析出了少量的针状TCP相,随着时效时间增加,枝晶干处TCP相析出量增加;枝晶间直到800 h仍未发现TCP相析出;TEM和EDX分析表明析出相为σ相,富含Re、W元素。     

镍基合金的析出相及强化机制

用结构分析和性能测试方法,研究了2种镍基合金（617和625）的时效析出相及强化机制。结果表明：在760℃时效过程中,617和625合金均析出面心立方结构的M23C6碳化物和面心立方有序结构的γ′相,M23C6碳化物分布于晶界和晶内,γ′相分布于晶内。此外,625合金还析出体心四方结构的γ″相。2种合金的晶内析出相（M23C6和γ′）稳定性好,617合金的晶界析出相（M23C6）在760℃时效3000 h后聚集长大,仍为不连续分布,可阻碍晶界滑移;625合金的晶界相（γ″相）随760℃时效时间延长数量增多。M23C6作为时效态617合金的主要析出相,弥散分布于晶界和晶内,有利于析出强化,从而提高了617合金的强度和硬度。γ″相作为625合金中的强化相,γ″相与基体（γ）之间的点阵错配度大,共格应力导致的强化作用明显,导致时效态合金的高屈服强度和硬度。     

镍基耐蚀825合金的组织特征及热力学计算

为了了解镍基耐蚀825合金的组织特征及平衡相的析出规律,采用扫描电镜(SEM)和热力学计算软件Thermo-Calc对其进行组织观察和模拟计算分析。结果表明,825合金原始轧态晶界无析出物,晶内有少许Ti的碳化物。750℃时效4h后晶界析出块状M23C6,980℃时效,MC相随时间增加而增多。825合金主要平衡相为γ′、α-Cr、MC、M23C6,Al、Cr、Ti、C分别提高γ′相、α-Cr相、MC相、M23C6相的开始析出温度和最大析出量。     

镍基合金617B的微观组织与力学性能（英文）

采用SEM、TEM和力学性能测试研究镍基合金617B在750°C下时效5000h过程中的微观组织稳定性和力学性能。在时效过程中,合金617B析出M23C6碳化物和γ′相,前者分布于晶界和晶内,后者分布于晶内。随着时效时间的延长,析出物颗粒尺寸逐渐增大。碳化物和γ′相颗粒起到析出强化作用,并提高时效态合金的硬度和强度。在时效过程中,时效态合金的强度和硬度具有良好的稳定性。合金617B时效后的韧性降低是由于γ′相抑制晶界附近的弹性变形,导致晶界裂纹形成;此外,晶界碳化物析出导致其与基体相的界面强度降低,晶界处易产生裂纹。这使得时效态合金的冲击韧性降低。但在时效过程中,时效态合金的韧性具有较好的稳定性是由于时效5000 h过程中析出相的分布未发生明显变化。     

长期时效对镍基合金的组织及高温拉伸性能的影响

研究了一种新型镍基合金在750 ℃、800 ℃、850 ℃长期时效过程中的高温拉伸性能与组织变化的关系.利用扫描电子显微镜对合金长期时效过程中的显微组织、高温拉伸断口进行了观察和分析.结果表明,该合金在750～800 ℃时效有针状TCP相析出;在750 ℃时效时,随着时效时间的延长,TCP相的析出量呈增加趋势且尺寸不断长大,当时效温度达到800 ℃后,随时效时间的增加TCP相的析出量先增加后减少,最后消失.另外,在长期时效过程中由于γ＇相析出的数量变化不大,750 ℃高温拉伸强度基本保持不变;合金的塑性与TCP相的析出有关,同时受到γ＇相尺寸及晶界碳化物析出的综合影响.试验合金的750 ℃高温断裂基本呈韧性断裂.