THE EFFECT OF η-PHASE IN AN IRONNICKEL BASE SUPERALLOY

本文研究了合金元素、热加工和热处理工艺对一种Fe-Ni基高温合金中γ′-η相转变的影响,以及η相对机械性能和热加工性能的影响。试验结果表明,η相降低断裂强度和持久寿命,提高高温塑性和热加工性能.增加钛含量和热加工应变能促进η相形成,而添加Al,Mo和微量元素硼阻碍η相形成。     

Effects of grain boundary η phase on the mechanical properties of Fe-Ni-Cr alloy

通常认为Fe-Ni—Cr合金在过时效后晶界上析出的η相为裂纹源，恶化合金性能．通过对一种Fe-Ni—Cr合金进行过时效后晶界上析出η相的研究发现，由于晶界η相与合金基体保持共格关系，η相对合金的室温性能影响不大；并且在高温变形条件下η相形成凸起，阻碍晶界滑动，减小在晶角处的应力集中，从而提高合金的高温塑性．断口扫描电镜观察表明，晶界η相的析出使合金高温断裂方式由原来的沿晶脆性断裂转变为穿晶韧窝状断裂．通过在合金中添加Nb，可以在晶界上析出更为弥散的η相，从而使得合金在高温下获得相当高的塑性．     

热处理对高Ti/Al比高温合金组织和性能的影响

研究了热处理制度对一种Fe-25Ni-12Cr基高Ti/Al比变形高温合金晶界析出和力学性能的影响。结果表明,直接时效热处理条件下,热加工应力不能得到有效消除,合金的变形带密集,晶界能量较高,促进η相沿晶界析出和生长;η相两侧存在细γ’相析出薄层,该薄层可有效抑制持久晶界裂纹的萌生和扩展,显著提高持久寿命,降低拉伸屈服强度。1000℃固溶+时效处理可有效消除加工应力及变形带,降低η相的晶界形核率,并促进η相魏氏体生长,有助于提高拉伸强度,但降低持久寿命。     

长期时效对两种镍基高温合金组织稳定性的影响

利用光学显微镜、扫描电子显微镜和EDS能谱分析仪研究了新型镍基高温合金WZ-A3和第三代粉末高温合金RR1000铸态固溶时效后长期时效过程中的组织演变。结合相图计算结果,重点研究了TCP相的析出与组织稳定性。结果表明:WZ-A3合金固溶时效态出现η相;长期时效过程中,η相未消失,合金组织中未观察到其它类型的TCP相;RR1000合金固溶时效态以及长期时效态未发现TCP相;由于Ta、Nb元素的添加,提高了γ′相的固溶温度,WZ-A3合金650、750℃持久强度优于RR1000合金;少量针状η相对合金性能的影响不明显。     

连续冷却对7020合金组织与性能的影响

采用扫描电镜和透射电镜观察、电阻率和硬度测试等手段,研究连续冷却条件对7020合金时效组织性能的影响,并绘制实验合金的CCT图。结果表明:实验合金的连续冷却脱溶产物主要包括GP区、η′相和η相,高温阶段主要对应η相在弥散粒子、晶界等异质形核质点上的优先析出,中温阶段主要对应η相在基体内均匀析出,低温阶段则主要对应GP区、η′相的析出,实验合金的临界冷却速率达到700℃/min以上。不同冷却条件引起析出相组态的变化,导致合金的硬度和电阻率随冷却速率降低而发生相应的变化。较慢冷却速度下的脱溶会消耗溶质原子,从而导致时效驱动力下降,而合适的冷却速率下形成的亚稳相则可作为时效强化相的前驱体,能够加速时效强化相析出,导致合金的时效硬化曲线峰值时间提前。     

Inconel718高温合金中析出相演变研究进展

Inconel 718高温合金广泛应用于航空、航天、电力和国防等领域中复杂金属结构构件的制造,其高温抗疲劳性能和蠕变持久强度与成形加工过程中微观组织的演变密切相关.以往的研究侧重于镍基合金热加工(如定向凝固、热处理、锻造和焊接等)工艺参数的优化,较少从析出相控制的角度来阐明冷轧、热变形、焊接等工艺与高温服役性能之间的内在联系.本文介绍了该合金中不同类型的析出相,包括:主要强化相(g'相)、辅助强化相(g'相)、g'相的平衡相(d相),以及MX型碳氮化物和Laves相;论述了镍基合金制备过程中不同类型析出相的析出机制及其对合金高温性能的影响;指出了镍基合金高能电子束焊接过程中,焊接热影响区微裂纹形成的影响因素.     

η相对沉淀强化奥氏体合金持久性能的影响

研究了晶界η相(Ni3Ti)对沉淀强化奥氏体合金不同温度、应力下持久性能的影响。结果表明,晶界η相对合金持久性能影响较大。低温高应力下,晶界η相通过促进晶界处应力集中引起开裂,降低合金持久寿命及塑性;高温低应力下,η相通过阻碍晶界滑动及迁移,显著提高合金的持久塑性。     

双级时效对AA7050合金组织和性能的影响

研究了双级时效的预时效阶段及高温短时回归时效处理对AA7050合金组织和性能的影响。结果表明,AA7050合金时效硬化效果明显,预时效温度越高,硬化速率越快;在不高于135℃下时效,具有较好的抗过时效能力。135℃下预时效12 h后,晶内组织以GP区为主,且晶界平衡相细小连续,无明显晶界无析出带,合金强度处于亚峰值状态。170℃高温二级时效处理时,随时效时间延长,合金强度先上升后下降;时效2 h时,综合力学性能最佳,晶内主要强化相为GP区和η’相,晶界为不连续的η相,伴随10～20 nm的晶界无析出带,随二级时效时间延长,晶内η’相大量向η相转化,强度迅速下降。     

新型Ni-Co基高温合金中平衡析出相的热力学研究

利用热力学计算软件JMatPro和相应的镍基高温合金数据库,研究了U720Li合金以及在此基础上研发的新型Ni-Co基高温合金的化学成分对平衡相的析出行为、加工性能和γ/γ′晶格错配度的影响.结果表明:Ti/Al值(原子比)的增加提高了合金中γ/γ′相的晶格错配度,γ′析出相的含量随Ti+Al含量(原子分数)的增加而增加.因此,增加Ti/Al值和Ti+Al含量能提高合金的高温强度.Co含量的升高可以拓宽合金的加工窗口,改善合金的加工能力,并且还可以增加合金γ/γ′相的晶格错配度,提高合金错配强化的效果.同时,Ti/Al值的增加促进合金中η相析出,而Co含量的增加具有抑制η相的效果.因此,在Co含量较高的Ni-Co基高温合金中,适当提高Ti含量,增加Ti/Al值对提高合金高温强度有利.     

均匀化退火处理对因瓦合金铸锭组织及性能的影响

通过对因瓦合金铸锭进行均匀化退火处理,探究退火处理对铸锭组织、热力学性能以及冲击性能的影响。结果表明,退火处理后,因瓦合金的铸态组织发生改变,成分偏析得到改善,室温冲击性能提升了约7倍;高温下变形抗力降低,高温热塑性得到改善,高温脆性区间下降,热加工的温度窗口变大,这有利于提高因瓦合金的热加工效率和成材率。     

时效对7050铝合金预拉伸板抗腐蚀性能的影响

采用硬度、腐蚀速率、剥落腐蚀、慢应变速率拉伸测试及透射电镜和差示扫描量热法研究预拉伸后时效制度对7050铝合金板材显微组织、硬度和抗腐蚀性能的影响。结果表明:峰时效合金硬度最大,抗腐蚀性能最差;过时效和回归再时效与峰时效相比,合金的硬度值减小,抗腐蚀性能变好;在高温+峰时效中的高温时效阶段,GP区发生回溶,有利于η′和η相的直接形核析出,晶内析出相长大、不均匀分布,合金硬度减小;晶界析出相粗化、断续分布,合金抗腐蚀性能提高。     

铌对镍基铸造高温合金抗热腐蚀性能的影响

采用坩埚法和单管法评定了几种不同含铌量的商用镍基铸造高温合金的抗热腐蚀性能。结果指出:对于含铬量较低、形成Al_2O_3氧化膜的合金,加铌会损害其抗腐蚀性能;对于含铬量中等、形成Cr_2O_3氧化膜的合金,加入一定量的铌是有益的。如果铌的加入量过大,由于块状η相的出现,反而会使合金的抗热腐蚀性能降低。 通过对腐蚀层的分析,发现铌能改变合金表面氧化层的组成,从而影响了合金的抗热腐蚀性能。     

置氢Ti-55钛合金变形本构方程及高温增塑机理研究

钛合金的热氢工艺能够有效改善合金的热加工性能,进一步优化钛合金超塑变形条件。以Ti-55钛合金为研究对象,通过高温拉伸、金相观察等方法,建立了原始合金及置氢合金的高温变形本构方程,研究了原始合金和置氢合金的超塑变形行为以及变形后的微观组织,得出了合金氢致高温增塑的微观机理。研究发现,置氢能够降低合金的热变形激活能,置氢0.1 wt%合金相较于原始合金和置氢0.3 wt%合金具有更高的应变速率敏感性指数,达到了0.516;置氢0.1 wt%合金在变形过程中β相含量稳定,且在α相晶界上保持均匀分布,协调变形能力较强,能够抑制颈缩的形成,有利于提高伸长率,改善材料力学性能。     

镁稀土合金热加工行为研究进展

镁稀土合金由于其优异的室温、高温力学性能而成为镁合金研究的热点。本文综述了镁稀土合金热加工行为的研究进展。重点介绍了热加工工艺参数对镁稀土合金的显微组织、性能及断裂行为等方面的影响。总结了当前镁稀土合金热加工研究的成果。     

Ni-Cr-Al合金中Cr、Al含量对热加工性的影响

Ni-Cr-Al系高温合金作为一种常用的新型航空发动机密封材料,通过调整Cr、Al含量可以提高耐高温及热腐蚀性能,但同时也会影响合金的热加工性。通过热模拟压缩试验,分析了Cr,Al含量分别在15%~25%,4%~5%（质量分数,下同）范围调整时,对合金高温变形特性的影响规律。结果表明,Cr、Al含量的提高会不同程度缩小合金的安全热加工区域。通过热力学平衡相计算和组织观察发现,成分变化影响热加工性的主要原因是晶界胞状碳化物的形态及析出量变化。综合考虑热变形试验、组织观察结果以及耐高温腐蚀的因素,20%Cr和4%Al是比较合适的成分选择。     

一种高性能航空涡轮盘用铸锻合金的研究进展

针对航空涡轮盘用先进铸锻变形高温合金热加工难、承温能力低于680℃(630 MPa,1000 h持久寿命)、难以满足现代航空发动机设计需求等不足,提出了优化析出强化相成分和引入微孪晶以提高合金中温区(合金服役温区)强度、同时减弱析出相高温强化效果和固溶温度以降低合金高温区(合金加工温区)强度的理念,设计并制备出系列Ni-Co基铸锻高温合金(TMW合金).设计合金盘坯(直径440 mm,厚65 mm)的制备和性能测试表明,TMW合金可在常规熔铸和锻造设备上热加工制备,承温能力超过700℃,比目前最强的商用铸锻涡轮盘合金U720Li提高了50℃以上.从TMW合金的设计思想、成分特点、锻造加工性、组织控制、性能特征和变形强化机理等方面,简要介绍了这种高性能铸锻变形高温合金的主要研究进展.     

ON THE PRIMARY η-PHASE IN HIGH-Ti Ni-Fe-Cr BASED SUPERALLOY

本文研究了高Ti含量高温合金中的一次η相的析出、溶解及其控制。结果表明,一次η相的析出与Ti,Al等元素的含量和合金的凝固结晶速率有密切的关系.它呈大块集中分布时,会显著地降低合金的拉伸强度、塑性和持久寿命.在铸态合金中,一次η相(平均直径20μm)溶解的温度-时间关系符合: T=1370-86.11gt合理地控制Ti,Al含量和冶炼工艺可防上一次η相的生成.采用较大的热变形和均匀化处理,可避免一次η相的不利影响。     

高Ti合金中液析η相的研究SCIEI

本文研究了高Ti含量高温合金中的一次η相的析出、溶解及其控制。结果表明,一次η相的析出与Ti,Al等元素的含量和合金的凝固结晶速率有密切的关系.它呈大块集中分布时,会显著地降低合金的拉伸强度、塑性和持久寿命.在铸态合金中,一次η相(平均直径20μm)溶解的温度-时间关系符合: T=1370-86.11gt合理地控制Ti,Al含量和冶炼工艺可防上一次η相的生成.采用较大的热变形和均匀化处理,可避免一次η相的不利影响。     

Zn/Mg对Al-Zn-Mg合金时效析出惯序的影响

制备了Al6.2Zn2.3Mg和Al5.0Zn3.0Mg两种合金并进行了固溶时效处理,基于EET理论,计算了合金基体固溶体的价电子结构,研究了Zn/Mg对合金时效析出行为的影响。研究认为：Al6.2Zn2.3Mg合金固溶时优先形成的a-Al-Zn-Mg固溶体为η相析出序列GP区的形成提供了条件,合金只启动η相析出序列,故时效硬化行为表现出明显的双峰特征;而Al5.0Zn3.0Mg合金固溶时形成的a-Al-Zn-Mg和a-Al-Mg-Zn-Mg-Al两种固溶体分别为η相和T相析出序列GP区的形成提供了条件,合金时效时同时启动了时效进程不同、强化相析出与转变时间及其强化作用不同的η相和T相两个析出序列,故Al5.0Zn3.0Mg合金时效硬化双峰特征不明显。     

基于热加工图研究粉末高温合金的热变形行为

利用热加工图分析了FGH4096粉末高温合金的热变形行为,评定了益加工区,预测了变形失稳区;结合热加工图与组织分析建立了此合金在真应变0.65下的微观变形机制示意图。不同应变量下获得的热加工图表现出一致的特征:从低温/低速区到高温/高速区存在明显的益加工带;而低温/高速区和高温/低速区则是被预测的变形失稳区。HIPedFGH4096合金的热加工性能直接受动态再结晶的影响:在低温/低速和高温/高速下发生的完全再结晶及其粗化过程均对应着高的能量耗散率,有利于合金的热加工;而在低温/高速下动态再结晶受到抑制,潜在着原始颗粒边界萌生裂纹而导致变形失稳的可能性。