Ru对镍基单晶高温合金微观组织的影响

为了提高镍基单晶高温合金的高温强度和其他综合性能,第四代合金中加入了铂族元素Ru。Ru的加入降低了γ相的堆垛层错能,减少了γ＇相的体积分数。作为一种有效的固溶强化元素,Ru对γ相和γ＇相的强化均起到了很显著的作用,提高了合金的蠕变性能,同时Ru也影响了难熔元素在合金中的偏析行为,降低了难熔元素在γ相中的过饱和度,并能抑制TCP相等有害相的析出,显著提高了合金的抗蠕变性能和合金显微组织的稳定性。综合分析了Ru的加入对镍基单晶高温合金微观组织结构的影响。     

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.     

Ta对一种镍基单晶合金微观组织及蠕变机制的影响

利用螺旋选晶法制备不同Ta含量的镍基单晶合金,研究Ta对合金微观组织及蠕变机制的影响.结果表明:Ta改变了合金中γ '相的形貌,随着Ta含量的提高,γ’相由椭圆形向方形转变;Ta促进了Mo在γ基体中的溶解,增大了合金的错配度;Ta对镍基单晶合金的高温蠕变寿命有较大影响,随着Ta含量的提高,合金的蠕变寿命增加;Ta促进了γ/γ’界面的位错网的发展与完善,影响了蠕变变形过程中位错的运动方式.     

Nb-W-Mo-Zr-C高温合金的时效强化

分析了铌基高温合金的显微组织,研究了该合金的时效强化机理及其高温性能。按设计成分配制的合金粉末在V形混料桶中混合,冷等静压成型,压坯在真空烧结炉中烧结后,经一次电子束熔炼和二次真空自耗电弧熔炼的铸锭再经挤压得到棒材,最后轧制成板材。通过金相、SEM和TEM分析,及高温拉伸、蠕变试验分析的结果表明:Zr和C元素生成碳化物沉淀相对铌基体有时效强化作用,热塑性加工在很大程度上改变了碳化物的分布,Zr元素的加入对改善合金组织结构和提高合金的高温性能起到了重要的作用。     

镍基单晶高温合金蠕变行为研究进展

从镍基单晶高温合金蠕变中γ'相定向粗化和筏化、蠕变各向异性、蠕变寿命预测及Re和Ru元素对蠕变性能的影响方面,综述了镍基单晶高温合金蠕变行为的研究进展,并对镍基单晶高温合金的发展方向进行了展望。     

高钨K416B铸造镍基合金高温蠕变期间碳化物演化行为

通过蠕变性能测试和组织形貌观察,研究了高钨K416B镍基合金高温蠕变期间析出相的演化行为.结果表明,铸态合金中g'相的尺寸不均匀,条状MC碳化物在枝晶间区域呈汉字型分布;在施加应力的高温蠕变期间,细小M6C碳化物可在形变基体中不连续析出,热力学分析认为:在应力诱导作用下,元素C偏聚在应力集中处,与W等碳化物形成元素结合,促使细小M6C相自基体中析出;同时,条状MC碳化物表面形成沟槽,并逐渐分解蜕变成粒状M6C相,其中,在条状MC相表面形成的附加应力是促使MC相不断溶解和发生球化的主要原因.     

单晶镍基高温合金超高温蠕变期间的变形机制

通过蠕变性能测试及组织形貌观察,研究了6％Re-5％Ru(质量分数)单晶镍基高温合金的超高温蠕变行为和变形机制.结果 表明,该合金在1160℃/120 MPa条件下的蠕变寿命为206 h.稳态蠕变期间,位错在基体中滑移和攀移越过筏状γ'相是合金的变形特征,基体中溶解的高浓度难熔元素可增加位错运动阻力.蠕变后期,切入筏状...     

元素C对β-TiAl合金高温压缩及蠕变性能的影响（英文）

C元素是提高金属材料高温性能的重要元素之一。研究C元素对β-TiAl合金(Ti-45Al-3Fe-2Mo,摩尔分数,%)的高温压缩性能(750~850℃)及蠕变性能(750℃,150~300 MPa)的影响。结果表明,C元素的加入明显提高β-TiAl合金的高温压缩强度及蠕变抗力。添加C元素后,在β-TiAl合金中形成了纳米尺度的Ti3Al C碳化物相,碳化物可以钉扎位错,从而大幅提高材料的高温性能。同时,C元素的添加还降低β相含量,细化层片结构,引起固溶强化,这些因素的共同作用都有效提高合金的高温性能。     

吹砂时间对定向凝固DZ125合金再结晶厚度及蠕变性能的影响

对铸态柱状晶DZ125合金进行不同时间的表面吹砂,然后进行扩散热处理和固溶热处理,获得不同厚度的再结晶层,并测定合金的蠕变寿命。采用扫描电镜对铸态、热处理态和蠕变断裂后合金的微观组织进行观察,对比分析再结晶及其厚度对合金蠕变性能的影响。结果表明:热处理后合金表面再结晶厚度随吹砂时间的延长而增大。铸态DZ125柱状晶合金中的碳化物呈片状、条状或颗粒状,经标准热处理后合金中的碳化物部分发生溶解,片状碳化物尺寸减小,碳化物表面出现孔洞,条状碳化物转变为颗粒状,原有颗粒状碳化物尺寸降低。再结晶后,晶界析出少量颗粒状碳化物。在980℃/235 MPa条件下再结晶合金的蠕变寿命比未发生再结晶的柱状晶合金寿命低30%。蠕变期间再结晶晶界碳化物积聚和长大,这有利于提高再结晶晶界强度。蠕变期间断裂裂纹主要沿与应力轴垂直的再结晶晶界萌生,同时在柱状晶合金内部也存在裂纹萌生点。再结晶晶粒内发生了γ′相筏形化,说明柱状晶再结晶晶界虽然弱化了合金的蠕变强度,但其本身也具有一定的强度。     

Mg对镍基高温合金蠕变性能的影响

在高温镍基变形合金中,加入微量Mg元素,可使晶界中的连续条状碳化物变成不连续的块状,从而提高了蠕变应力指数n;并降低晶界扩散系数,提高其蠕变激活能;使晶界能和碳化物-基体的相界能降低,提高了界面结合力。这些因素抑制了晶界滑动,阻止了裂纹的产生和扩展,显著地改善了合金的蠕变性能和持久寿命。     

EFFECT OF Mg CONTENT ON CREEP BEHAVIOUR OF Ni-BASE WROUGHT SUPERALLOY

在高温镍基变形合金中,加入微量Mg元素,可使晶界中的连续条状碳化物变成不连续的块状,从而提高了蠕变应力指数n;并降低晶界扩散系数,提高其蠕变激活能;使晶界能和碳化物-基体的相界能降低,提高了界面结合力。这些因素抑制了晶界滑动,阻止了裂纹的产生和扩展,显著地改善了合金的蠕变性能和持久寿命。     

Cu对Sn-Bi焊料压入蠕变性能及显微组织的影响

以纯Sn、纯Bi、纯Cu制得Sn-Bi和Sn-Bi-Cu合金.通过压入蠕变试验得到两种合金的蠕变曲线,总结了压入蠕变随着载荷和温度的变化规律.利用X射线衍射和扫描电镜对合金的物相组成和蠕变前后的显微组织进行分析,研究了Cu元素对Sn-Bi合金压入蠕变性能及显微组织的影响.结果表明,添加Cu元素可提高Sn-Bi合金焊料的抗蠕变性能.蠕变前,Sn-Bi合金中析出相为独立存在的颗粒状Bi,加入Cu后有块状的Cu6Sn5和发亮的少量颗粒状Bi析出;蠕变后,Sn-Bi合金中析出的Bi相变得细小并弥散分布于基体中,添加Cu后的合金中由于发生再结晶,块状析出相边缘变得光滑且有小块状Cu6Sn5,但含Bi的析出相几乎没有了.     

Co对铸造镍基高温合金影响研究进展

镍基高温合金拥有优异的热强性和服役稳定性,是使用最广泛的高温合金之一。镍基合金发展初期便加入Co元素来改善合金性能,但目前Co在镍基合金中的作用仍存在争议。通过汇总分析Co对镍基高温合金显微组织、γ′相析出特征、组织稳定性及力学性能的影响,从直接作用和间接作用两个角度对Co作用机制进行了探讨,并讨论节Co和代Co的可能性,以期为新型镍基高温合金的研发以及含钴镍基高温合金的应用提供参考。     

热力耦合对一种第四代镍基单晶高温合金1100℃蠕变组织演变的影响

以一种第四代镍基单晶高温合金为研究对象,采用变截面蠕变试样,在1100℃、43~96 MPa条件下进行200 h蠕变中断实验,利用SEM和TEM观察了微观组织演变规律,利用同步辐射高能XRD和EPMA分析了高温低应力条件下镍基单晶高温合金的蠕变组织演变。结果表明:随着应力的增大,镍基单晶高温合金的γ′相体积分数降低,筏化程度增大且筏排厚度下降,同时,γ相通道宽度逐渐增大,而γ/γ’两相界面位错网间距逐渐减小。固溶强化元素Re、Mo和Cr等在γ相中的富集导致γ/γ’两相错配度绝对值增大。蠕变过程中γ’相体积分数降低和γ’相筏排厚度减小显著降低了合金的强度。另外,位错在γ′相溶解所导致的弯曲相界处的塞积,使位错易于切入γ′相,也是镍基单晶高温合金室温硬度下降的重要原因。     

热处理对4.5%Re单晶镍基合金高温蠕变行为的影响

通过对一种4.5%Re(质量分数)镍基单晶合金进行不同工艺热处理、蠕变性能测试及组织形貌观察,研究了固溶时间对该合金组织结构与高温蠕变行为的影响。结果表明:铸态合金中各元素存在较大的成分偏析,经高温长时间固溶及时效处理后,合金中各元素在枝晶间/臂的偏析程度明显降低;将固溶时间由10 h延长至24 h后,合金在1100℃、137 MPa的蠕变寿命由101 h提高至164 h;其中,10 h固溶处理合金中仍存在较大程度的元素偏析,并且在蠕变期间,析出针状TCP相。合金在高温蠕变期间的变形机制是位错在基体中滑移和剪切筏状γ′相;蠕变后期,大量位错剪切筏状γ′相,致使近断口区域的筏状γ′相扭曲,在筏状γ/γ′两相界面发生裂纹的萌生,并沿垂直于应力轴方向扩展,直至发生蠕变断裂。这是合金的高温蠕变断裂机制。     

碳在镍基单晶高温合金中作用研究的进展

综述了碳对镍基单晶高温合金显微组织、缺陷、合金元素偏析行为、相稳定性以及拉伸性能、蠕变性能、疲劳性能等力学行为的影响及机理.总结得出,随碳含量增加,合金初熔点逐渐降低,合金中共晶数量和尺寸减少,一次碳化物逐渐增多.除W和Ta外,碳含量变化对其它合金元素的凝固偏析没有明显影响.随含碳量增大,合金蠕变寿命显著降低,最小蠕变速率增大.微量碳的添加提高疲劳寿命,屈服应力随含碳量增加而降低.比较并分析了碳对合金组织结构和力学性能的各种影响机制,并指出今后的研究方向.     

元素Re对选区激光熔化GH4169合金组织与蠕变性能的影响

通过热处理、蠕变性能测试和组织形貌观察,研究了稀有元素Re对GH4169合金微观组织及蠕变性能的影响。结果表明:元素Re的添加对γ'相筏状组织起到细化作用,可促使δ相沿晶界析出抑制晶界滑移,可提高合金显微硬度。经过固溶和时效处理后合金组织细化明显,短针状δ相和长条状MC型碳化物减少。在蠕变期间,δ相的数量会影响合金的断裂方式。元素Re的添加可提高合金的高温蠕变性能。     

高温条件下Ru对镍基单晶合金元素浓度分布及蠕变性能的影响

对无Ru和2%Ru镍基单晶高温合金在高温条件下进行蠕变性能测试。采用三维原子探针技术分别对有/无Ru合金在蠕变前/后各元素于γ/γ′两相的浓度分布进行测定。结果表明:2%Ru合金表现出了更好的高温蠕变性能,在1100℃/137 MPa条件下,2%Ru合金的蠕变寿命是125 h,而无Ru合金的蠕变寿命仅为58 h。元素Ru可提高元素在γ、γ′两相溶解度,降低元素在γ/γ′两相浓度比,提高合金中γ′相的合金化程度。经1100℃、137 MPa高温蠕变后,无Ru合金中各元素于γ/γ′两相中的浓度分布发生明显改变,其中元素W的浓度比由1/2.875(摩尔分数比)变为1/8.81,同时,各元素于γ/γ′两相界面处的浓度梯度明显增大。这种浓度分布的变化导致g相中难溶元素的含量增大,并析出TCP相,TCP相可破坏γ′相连续筏型结构,大幅降低合金蠕变性能。2%Ru合金中各元素在γ/γ′两相中的浓度分布和相界面处的浓度梯度均无明显变化。这表明高温蠕变可对合金中各元素在γ/γ′两相中的浓度分布和相界面的浓度梯度产生影响,元素Ru可抑制这种影响的产生。     

再结晶厚度对定向凝固DZ125合金蠕变性能的影响

柱状晶DZ125合金在铸态条件下进行不同强度的表面吹砂,然后进行标准热处理获得不同厚度的再结晶层,并测定出合金的蠕变寿命,对比分析再结晶及其厚度对合金蠕变性能的影响,采用扫描电镜对铸态、热处理态和蠕变断裂后合金的微观组织进行观察,试验结果表明:柱状晶DZ125合金在不同吹砂强度条件下,热处理后合金表面发生再结晶厚度不同,随吹砂强度的增大再结晶层的厚度增大。铸态DZ125柱状晶合金中的碳化物呈片状、条状或颗粒状,经标准热处理后合金中的碳化物部分发生溶解,片状碳化物尺寸减小,碳化物表面出现孔洞,条状碳化物转变为颗粒状,原有颗粒状碳化物尺寸降低。再结晶后,晶界析出少量颗粒状碳化物。具有不同再结晶厚度的2和4 mm片状试样,在980℃,235 MPa条件下的蠕变寿命相当,与未发生再结晶的柱状晶合金相比寿命降低30%。蠕变期间再结晶晶界碳化物发生了积聚和长大,这有利于提高再结晶晶界强度。蠕变期间断裂裂纹主要沿与应力轴垂直的再结晶晶界萌生,在柱状晶合金内部也存在裂纹萌生点。再结晶晶粒内发生了γ′相筏形化,说明柱状晶再结晶晶界虽然弱化了合金的蠕变强度,但其本身也具有一定的强度。     

均匀化温度对K465合金组织与性能的影响

通过对K465镍基高温合金不同温度均匀化处理后的组织形貌观察及力学性能测试,研究了均匀化温度对K465合金显微组织及力学性能的影响。结果表明,在γ′相固溶温度以下(1160 ℃)均匀化后,γ′相尺寸较铸态大;在接近γ′相固溶温度(1210 ℃)均匀化后,合金中的γ′体积分数约为54%,尺寸均匀且立方化程度较高;在1260 ℃均匀化后,γ′相呈小颗粒状弥散分布,并且晶内出现胞状结构。随着均匀化温度的升高,合金的枝晶偏析情况减弱,碳化物由发达的骨架状逐渐转变为短棒状以及块状。热处理工艺为1210 ℃×4 h时合金具有最佳的综合性能。