K447A合金的热处理组织和拉伸性能研究

通过对K447A合金在不同热处理状态下的显微组织观察和拉伸性能测试,研究了合金显微组织的演变规律及其对拉伸性能的影响。结果表明,合金铸态组织主要包括γ基体、γ′相、碳化物及γ/γ′共晶,碳化物多分布于晶内枝晶干和晶界。固溶处理后,γ′相由大、小两种尺寸的组成,碳化物发生"碎化",且由γ′相包覆,同时枝晶间处析出了细小的MC型碳化物。高温(1100℃)时效热处理使γ′相长大,同时再次析出细小γ′相;低温(870℃)时效热处理则使γ′相形貌接近长方形。拉伸性能结果表明,合金经固溶热处理和时效热处理后的抗拉强度相近,但时效热处理后的伸长率有所增加。     

镍基单晶合金热处理的组织演化与有限元分析

通过对一种含Re单晶镍基高温合金热处理期间及不同时效温度组织形貌的观察,结合有限元分析,研究合金中γ′相在热处理期间及蠕变期间的组织演化规律。结果表明,在固溶热处理期间,γ′相以蝶形组合从基体中析出;一次时效期间,γ′相长大为立方体形貌;二次时效期间,γ′相略有长大,排列更加规则。经不同温度的一次时效后γ′相尺寸逐渐长大,立方度增加。最后确定出该合金合理的热处理工艺。     

固溶温度对铸造waspaloy合金组织的影响

研究了4种固溶温度:1000、1040和1080和1120℃×4 h,AC(空冷)+双时效(845℃×24 h/AC+760℃×16 h/AC)热处理制度对铸造waspaloy合金组织的影响。结果表明,铸态waspaloy合金组织由γ基体、团状γ'相和MC碳化物组成。固溶处理后,铸态γ'相溶解到基体中,并随固溶温度升高,铸态γ'相含量逐渐减少。当固溶温度大于1080℃时,枝晶形貌消失,铸态γ'相完全溶解;在随后845℃稳定化处理过程中,均匀细小的二次γ'相开始析出,MC碳化物开始分解,并在晶界处析出不连续的粒状M23C6碳化物;经过760℃时效处理后,更多均匀细小的二次γ'相析出并长大。最终确定铸造waspaloy合金的最佳固溶温度应大于1080℃,此时经时效后组织更加均匀一致。     

GH3230合金M23C6型碳化物的析出行为

研究了固溶态GH3230合金在800~1100 ℃时效不同时间下的碳化物析出行为。结果表明:GH3230合金固溶态组织主要为γ相+初生粒状碳化物M₆C+少量晶界粒状碳化物M₂₃C₆。试验合金在800~1100 ℃短时时效后,晶界和晶内析出的碳化物主要为M₂₃C₆型。其中晶界粒状M₂₃C₆型碳化物有沿着晶内长大的倾向,并逐渐变成胞状碳化物。在同一时效温度下,晶内碳化物析出数量会随着时效时间的增加而增加,此后会逐渐回溶,回溶开始的时间会随着时效温度的提高而逐渐提前。     

固溶后冷却方式对Inconel X-750合金组织和性能的影响

采用SEM、TEM、EDAX和相分析等分析手段,研究Inconel X-750合金固溶后不同冷却方式下组织和性能的变化。结果显示:水冷和油冷抑制合金中γ′相的析出,时效后均析出球形的γ′相。炉冷后合金中析出一次立方体形γ′相和二次球形γ′相,时效后再次析出球形γ′相;水冷和油冷后晶界上无碳化物析出,时效后晶界上均析出细小针状M₂₃C₆。炉冷后合金晶界上析出块状M₂₃C₆,时效后碳化物尺寸略微长大,形状基本不变;炉冷+时效后合金的强度最高,水冷+时效后合金的冲击性能最好。     

热处理制度对超超临界电站用GH80A合金组织和性能的影响

系统研究了不同固溶处理、固溶+时效处理以及550~750℃长期时效10000h后GH80A合金组织和性能的变化规律。结果表明:γ′相的开始析出温度为930~950℃;冷却介质比固溶温度对冷却γ′相的影响大,水淬能够抑制GH80A合金γ′相的析出;时效温度对一次γ′相有重要影响;双时效处理才析出二次γ′相;随固溶温度升高,合金单/双时效后的强度稍有降低而塑性升高;长期时效温度不高于700℃时合金的组织稳定性良好,一次γ′相的粗化机制在700℃以下以扩散控制为主,750℃以界面控制为主。     

固溶处理对粉末冶金GH4099合金组织及性能的影响

通过等离子旋转电极雾化制粉和热等静压工艺制备了粉末冶金GH4099高温合金,并研究了固溶温度对该合金微观组织演变及室温、高温拉伸性能的影响规律。结果表明,粉末冶金GH4099合金微观组织均匀,晶粒尺寸接近原始粉末尺寸(~50 μm),并且无成分偏析。晶界处大尺寸的一次γ′相与碳化物交错分布,晶粒内部存在大量退火孪晶。随着固溶温度的升高,γ相晶粒逐渐长大,晶界处碳化物由断续状逐渐变为连续分布。当固溶温度为1140 ℃时,可获得与轧制件/锻件相当的室温及高温拉伸性能,但塑性较低,合金断口呈现出脆性解理断裂形貌,这主要与热处理过程中原始颗粒边界(PPB)处碳化物的析出有关。     

固溶时效热处理对A286合金组织演变规律的影响

对A286铁基高温合金进行固溶温度+时效两段式热处理工艺优化研究。采用固溶热处理制度为930~1020℃/4 h/WC,固溶时间为0~4 h。合金时效研究采用640~790℃/4 h/AC热处理;在时效温度730℃条件下,研究0~16 h时效时间对合金组织及性能的影响。结果表明:随着固溶温度上升和时间延长,合金晶粒尺寸有一定程度长大,但硬度逐渐下降;随着时效温度提高及时间延长,合金的硬度先升高而后降低;在固溶热处理过程中,合金随着固溶处理温度提高及时间的延长,γ'相回溶入基体;当固溶后的时效温度提高至700℃才析出γ'强化相;随着时效时间延长,析出的γ'强化相发生粗化;合金时效γ'强化相粗化过程符合Ostwald熟化长大规律,计算值与实际值相关系数大于97%;同时,确定了最佳的热处理工艺制度。     

固溶和时效处理对Fe-Mn-Al-C轻质钢组织和硬度的影响

采用 X 射线衍射仪(XRD)、光学显微镜 (OM)、扫描电镜(SEM)和布氏硬度计等对固溶时效处理后Fe-Mn-Al-C轻质钢的显微组织和硬度进行表征分析。结果表明,随着固溶温度的升高,试验钢中奥氏体晶粒尺寸逐渐增大,在1050 ℃时,晶粒尺寸为50~200 μm,而随着时效温度的升高,奥氏体晶粒长大不明显,奥氏体基体中出现κ-碳化物和VC等第二相。随着时效温度的升高,试验钢中第二相的析出形貌逐渐由零星点状式到片状聚集式,再到链状形态分布在奥氏体基体内。试验钢的硬度随着固溶温度的升高和时效温度的降低,分别呈降低和增加的趋势。     

固溶温度对FGH95镍基合金持久断裂机制的影响

通过对不同温度固溶处理的FGH95合金进行组织形貌观察及持久性能测试,研究了组织结构对合金持久性能及其断裂机制的影响。结果表明:经1150℃固溶和时效处理后,合金中有粗大γ′相在较宽的边界区域不连续分布,其周围存在γ′相贫化区;经1160℃固溶及时效处理后,合金中粗大γ′相完全溶解,在晶内弥散分布高体积分数的γ′相,并有粒状(Nb,Ti)C碳化物在晶内及沿晶界不连续析出;经1165℃固溶和时效后,合金的晶粒尺寸明显长大,并有硬而脆的碳化物膜沿晶界连续析出。在650℃/1034MPa条件下,经1160℃固溶和时效的合金,由于在晶界处不连续析出的粒状碳化物对晶界具有钉扎作用,可有效阻碍晶界滑移,使合金具有较好的抗蠕变性能。合金蠕变后期的变形特征是晶内发生单取向和双取向滑移,随着蠕变进行,滑移迹线增多,并在晶界处引起应力集中,致使裂纹在晶界处萌生及扩展并最终导致断裂。     

多步热处理对GH4742合金组织性能的影响

采用多步热处理,研究了不同固溶温度和高温时效温度对GH4742高温合金组织性能的影响。结果表明,固溶温度显著改变晶粒尺寸和一次γ′相形态。固溶温度为1090 ℃时,基体中存在大量未溶的一次γ′相,可以有效阻止晶粒长大,同时这种粗大γ′相以及后续时效过程中形成的细小γ′相共存的组织使得合金具有良好的综合力学性能。高温时效处理对组织形貌影响较小,但可以改变γ′相的尺寸,显著影响晶界碳化物的形态,通过Mo置换一次碳化物MC中的Nb、Ti,使晶界连续分布的碳化物发生溶解形成颗粒状的碳化物,显著降低了GH4742高温合金的高温持久性能。     

长期时效对一种镍基合金的组织与性能影响

研究了一种镍基合金USC141在700℃长期时效过程中组织与性能的变化。结果表明,随时效时间延长,合金的室、高温强度一直保持在较高水平,而晶界碳化物的长大粗化以及逐渐连续成链状,会使得合金的塑性和韧性逐渐下降。时效过程中,合金中M_(23)C_6的析出量缓慢增加,而合金中M_6C型碳化物的演变过程包括3个阶段:(1)M_6C→M_(12)C转变阶段,主要由Mo和Ni元素的扩散进入引起,碳化物总量显著增加;(2)碳化物稳定阶段,碳化物类型以及析出量变化不大;(3)M_(12)C进一步析出、粗化阶段,主要由Mo元素的扩散进入引起,晶内新析出呈薄片状的M_(12)C碳化物。合金中的γ′相的析出行为也包括3个阶段:(1)γ′相快速析出长大阶段,同时颗粒大小趋于均匀化;(2)γ′相缓慢析出长大阶段,γ′相的尺寸和析出量缓慢增加;(3)γ′相粗化、融合阶段,相邻较小尺寸的γ′颗粒接触后融合成较大尺寸γ′颗粒,使得部分γ′相颗粒明显粗化以及总体颗粒尺寸的分布散度显著增加。     

热处理对定向镍基高温合金DZ951γ′相的影响

采用光学显微镜和SEM研究了热处理对定向镍基高温合金DZ951组织的影响。结果表明：选择合适的热处理工艺，能使铸态合金中较大的错配度减小甚至消失。固溶温度越高，γ′相的尺寸越大。在1200℃其以上温度固溶处理时，γ′才能完全固溶于基体。固溶温度相同时，随着保温时间的延长，γ′相的尺寸增大。在1220℃固溶后进行时效处理，随着时效温度的升高，析出γ′相的尺寸增大。时效温度越高，γ′相的长大趋势越明显。合金经固溶处理和二级时效处理后，可获得两种尺寸的γ′相。     

固溶处理温度对GH738合金组织和性能的影响

采用金相显微镜、扫描电镜和材料试验机研究了GH738合金在不同固溶热处理制度下的显微组织和性能。结果表明,随着固溶温度的提高,合金的晶粒尺寸随之增大、未溶入基体的γ′相逐渐减少,新析出的γ′相逐渐长大;GH738合金中的第二相有MC和M_(23)C_6,MC主要分布在晶内,M_(23)C_6主要分布在晶界;GH738合金的室温拉伸强度、屈服强度及洛氏硬度随二次固溶温度的升高而减小。     

时效处理对GH3625合金管材组织及性能的影响

采用OM、SEM、EDS能谱分析、万能拉伸试验机等手段,研究不同温度的时效处理对退火态GH3625合金管材组织及力学性能的影响。结果表明:随着时效温度的升高,晶界逐渐发生宽化,晶界碳化物的长大较为明显;800℃时效时,随时效时间的延长,晶界处析出的碳化物颗粒越来越密集,但是碳化物颗粒的尺寸并未发生明显变化,同时晶界和孪晶界还析出了少量由晶界向晶内延伸的针状δ相;时效处理后GH3625合金管材的晶粒组织仍为等轴晶粒,而时效过程中晶界析出相(碳化物、针状δ相)将会显著影响晶粒生长速率;800℃时效初期碳化物的形成减弱了固溶强化效应,时效后期δ相的析出起到一定的弥散强化作用,从而使合金的强度先降低后升高。     

镍基高温合金端淬梯度冷却过程中γ′相演化规律

研究热处理过程中不同冷却速率对镍基高温合金中γ′相析出的影响;采用Thermal-calc热力学计算、差热分析技术,确定新型镍基高温合金的γ′相完全固溶温度;采用有限元模拟、扫描电镜分析等方法,研究端淬梯度冷却过程中合金的温度场分布及γ′相析出和演化规律。结果表明:该合金γ′相完全固溶温度为1140℃,在端淬梯度冷却过程中,距离喷水端越远,冷却速度越低;随着冷却速度的逐渐减小,γ′析出相的体积分数逐渐增加,γ′析出相的形貌由球形向方形逐渐转变,平均尺寸逐渐增大;时效后合金中析出大量细小三次γ′相,合金硬度增加。     

固溶处理对Ni48Cr21Cu2Mo合金组织与力学性能的影响

采用材料分析模拟软件(JMatPro)、X射线衍射仪(XRD)和扫描电镜(SEM)等研究了Ni48Cr21Cu2Mo合金棒材随不同制度固溶处理后组织性能的演化规律。平衡相图计算结果显示,温度超过990 ℃时,合金基体组织基本已为γ相,在870~1008 ℃存在Laves相,870 ℃以下析出δ、γ′和σ相。合金显微组织研究结果显示,随着固溶温度的升高,晶粒尺寸不断长大、颗粒相逐步回溶,经1010 ℃固溶处理后的显微组织最均匀且其中颗粒相已基本回溶。时效后,合金中析出γ′相和γ″相,晶界出现粒状δ、σ复合相。经1010 ℃×1 h固溶并在718 ℃×8 h+622 ℃×8 h时效处理后的Ni48Cr21Cu2Mo合金具有优良的综合力学性能。     

热处理对激光增材制造IN718合金组织及析出相演变的影响

研究了经过固溶+双时效(SA)、均匀化+双时效(HA)、均匀化+固溶+双时效(HSA)3种热处理后IN718合金的微观组织、析出相的演变。结果表明,沉积态试样中的显微组织为柱状晶结构,并贯穿多个沉积层;经过SA热处理后开始发生再结晶;经HA和HSA热处理后再结晶程度显著提高。热处理能够促进沉积态中的柱状晶逐渐向等轴晶转变。沉积态试样中存在γ基体、Laves相和一些碳化物;经过SA热处理后溶解了大部分的Laves偏析相,并在晶界、晶内、枝晶间析出大量的针状δ相,还有部分碳化物残留;经过HA热处理后,Laves偏析相、δ相全部溶解,只有少量的碳化物残留;经过HSA热处理后Laves偏析相全部溶解,在晶界处析出部分δ相,还有少量的碳化物残留。沉积态试样中没有γ′、γ″相析出,3种热处理状态均有大量的γ′、γ″相析出。     

一种马氏体型耐热钢403Nb中高温析出相的溶解与析出行为

通过热力学软件计算、组织观察以及显微硬度测定,研究固溶温度为850～1200℃时403Nb耐热钢中析出相的溶解与析出行为。结果表明:该耐热钢在高温下主要存在M23C6和MX两种类型碳化物;其中,M23C6型碳化物在900℃左右就完全溶解,而MX型碳化物则相对较稳定,在固溶温度超过1000℃时才开始缓慢溶解。随着固溶温度的升高,MX型碳化物颗粒逐渐减少且颗粒平均尺寸不断长大,但其中非平衡成分的低Nb含量MX型碳化物不断溶解,而平衡成分的高Nb含量MX型碳化物则不断长大。在固溶温度为1150℃时,403Nb钢中开始析出对性能不利的δ铁素体,且随固溶温度的升高,δ铁素体含量逐渐增多。     

激光沉积修复GH738合金时效热处理组织及性能

研究了双极时效热处理对激光沉积修复GH738合金显微组织及力学性能的影响。结果显示:沉积态显微组织为典型的外延柱状枝晶,枝晶间距约为10μm。经过时效处理后,修复区组织开始长大、合并。沉积态未发现γ′相,枝晶间存在立方状的MC型碳化物,枝晶干存在颗粒状M_23C_6型碳化物。经双级时效处理后,修复区析出γ′相:稳定化温度为820℃时,γ′相平均尺寸约为37 nm,碳化物在晶界处呈断续状析出。随着稳定化温度升高,γ′相及碳化物尺寸均有所增大,其中稳定化温度为840℃时,γ′相平均尺寸约为76 nm,碳化物呈项链状析出;稳定化温度为860℃时,γ′相平均尺寸无明显增大,部分γ′相发生明显粗化,尺寸达到150 nm,晶界处碳化物开始呈包膜状析出。力学性能测试结果显示:时效处理后试样抗拉强度明显提高,随着稳定化温度升高,抗拉强度先升高后降低,断后伸长率不断降低。