定向凝固铸造高温合金DZ125热处理工艺的研究

研究了一步和三步两种热处理工艺对DZ125合金组织及性能的影响。结果表明：采用三步热处理工艺可明显改善显著组织。1180℃预处理消除了合金中的低熔点相，有效地抑制了合金的初熔，提高了合金的固溶温度，随着固溶温度的提高，元素枝晶偏析减轻，共晶中的γ′相和初生的粗大γ′相固溶量增加，在随后的冷却和时效过程中析出较多细小γ′相，1100℃高温时效调整了细小γ′相的尺寸和形状，使合金中温，高温持久寿命比一步热处理有不同程度提高。     

基于蠕变损伤的定向凝固DZ125合金恢复热处理研究

以涡轮叶片用DZ125合金为研究对象,通过蠕变中断实验模拟涡轮叶片的服役损伤,并分别在1230,1240和1250℃进行恢复热处理,随后再次进行与恢复热处理前相同条件下的蠕变中断实验,对比研究了恢复热处理对DZ125合金蠕变退化组织与性能的影响.结果表明,DZ125合金在980℃,207 MPa条件下经蠕变中断实验与恢复热处理后,引发再结晶的临界应变量介于3.5%~10.0%之间.1230℃固溶热处理部分消除了合金在1.0%蠕变过程中形成的粗大g'相,导致其经2次时效处理后的基体组织中g'相大小不均匀,从而部分恢复其原有性能.固溶温度进一步提高至1240~1250℃,不仅消除了粗大g'相而且显著降低了残余共晶g'相含量,并在时效处理后获得均匀组织.因此,恢复热处理的效果得到显著提高,达到甚至超过原有性能.     

固溶处理对DZ22合金组织和性能的影响

一、前 言 DZ22合金是定向凝固镍基高温合金,具有较高的中、高温持久性能。但按照现行热处理制度(1205℃/2h,AC+870℃/32h,AC)处理后,合金的高温持久性能与铸态相比,提高的幅度不大,有时甚至与铸态相当。这说明热处理工艺没有充分发挥作用。近年来,国内外的定向凝固和单晶合金的研究者,一致提出采用尽可能高的固溶温度,并用试验数据证实其好处。本文对DZ22合金进行了固溶温度影响的试验,为改进现行热处理制度提供了必要的依据。     

固溶处理在镍基高温合金中作用的研究进展

随着镍基高温合金服役温度的不断提高,难溶元素含量的增多使合金固溶处理难度进一步增加。为了能更有效地制定出最佳的热处理制度,将固溶处理对镍基高温合金凝固组织、元素偏析以及力学性能的影响进行综合分析。结果表明,均匀化处理可以提高合金的初熔温度。适当提高固溶温度,延长固溶时间,增加固溶处理步骤可以显著减少合金元素的偏析,降低γ/γ′共晶组织、TCP相的体积分数,使碳化物转变为更稳定的类型,残余γ′相体积分数有所降低。但不同的固溶处理工艺对不同合金析出的γ′相尺寸、体积分数的影响仍存有差异,需对不同合金分别进行研究。新提出的斜坡固溶处理与重熔固溶处理均是保证在没有初熔组织存在的条件下,尽量提升固溶处理温度,使元素分布更均匀,并获得比传统逐步固溶处理更小的残余偏析,持久寿命明显增加。最后综述了固溶处理对合金微观组织及力学性能的影响机理,并指出今后的研究方向。     

热处理对TC21钛合金显微组织的影响

对TC21钛合金进行双重固溶+时效热处理,研究固溶冷却速率、温度对合金显微组织的影响。研究表明,初生α相形貌主要受一次高温固溶温度控制,高温固溶冷却速率对次生α相含量及长宽比有显著的影响。高的固溶冷却速率可以保留更多的亚稳定β相,从而在时效过程析出更多细小的次生α相,导致强度增加,塑性及韧性下降。二次低温固溶温度对合金后续的时效响应有显著的影响,高的固溶温度可以保留更多的β相,促使更多细小的转变α相在时效中析出;低的固溶热处理温度导致固溶残余β相相含量减小,时效敏感性降低。时效过程导致残余β相的分解,特别是大块亚稳定β相区。     

热处理对TC21钛合金显微组织的影响（英文）

对TC21钛合金进行双重固溶+时效热处理,研究固溶冷却速率、温度对合金显微组织的影响。研究表明,初生α相形貌主要受一次高温固溶温度控制,高温固溶冷却速率对次生α相含量及长宽比有显著的影响。高的固溶冷却速率可以保留更多的亚稳定β相,从而在时效过程析出更多细小的次生α相,导致强度增加,塑性及韧性下降。二次低温固溶温度对合金后续的时效响应有显著的影响,高的固溶温度可以保留更多的β相,促使更多细小的转变α相在时效中析出;低的固溶热处理温度导致固溶残余β相含量减小,时效敏感性降低。时效过程导致残余β相的分解,特别是大块亚稳定β相区。     

Hf对第二代镍基单晶高温合金DD11高温低应力持久性能的影响

通过对4种不同Hf含量(0~0.80%,质量分数,下同)的第二代镍基单晶高温合金DD11铸态及热处理态组织定量表征与1100℃,140 MPa持久性能测试,研究了Hf对相转变温度、(g+γ')共晶组织、碳化物、微孔、凝固偏析、合金元素成分分配比及持久性能的影响.结果表明,添加Hf显著降低合金的固/液相线,降低微孔含量,提高铸态共晶组织体积分数、MC型碳化物含量以及凝固偏析程度.合金热处理后,随着Hf含量提高,固溶微孔含量显著降低、残余共晶和碳化物含量显著增加.添加Hf通过提高Re,Mo和Cr的成分分配比,增加γ/γ'错配度,减小γ/γ'界面位错间距,促进Re,Mo和Cr向γ相中偏聚,提高固溶强化效果,减小微孔含量等方式,显著提高DD11合金持久性能.但当Hf含量达到0.80%时,热处理后的残余共晶、碳化物含量较高,导致合金持久性能明显降低.     

Si含量和热处理制度对铸造Al-Si合金组织和性能的影响

为提高铸造Al-Si合金的力学性能,研究了Si含量和热处理制度对Al-Si合金组织和性能的影响。结果表明,Si含量、固溶冷却介质、固溶温度、时效时间、时效温度对Al-Si合金硬度的影响依次减小。Al-Si合金的最优Si含量及热处理制度为Si含量12%,480 ℃固溶120 min,盐溶液冷却及175 ℃时效90 min。随着Si含量的增加,Al-Si合金硬度和抗拉强度提升;但当Si含量超过共晶点时,方块状初生硅相析出,易形成应力集中使得合金强度降低,断裂方式由韧性断裂变为解理断裂。铸态Al-Si合金中共晶硅为长针状,经最优工艺热处理后,长针状转变为短棒或颗粒状,共晶硅更加分散,在拉伸过程中应力集中减少,位错运动阻力增加,使得Al-Si 合金的力学性能提高。     

DZ4镍基高温合金的再结晶

用扫描电镜和X射线衍射方法研究了DZ4合金喷丸试样在不完全固溶和固溶热处理过程中的再结晶行为．在保温2h条件下,DZ4镍基高温合金喷丸层在1000℃可发生再结晶;在不完全固溶热处理中,再结晶以胞状形式发生;在固溶热处理中,再结晶以晶粒形式发生;γ相对再结晶晶界迁移具有阻碍作用;再结晶速率和再结晶层厚度主要取决于热处理温度,保温时间影响不显著．拉伸试样的金相观察表明,DZ4合金在1220℃保温2h条件下再结晶的临界变形大约为0．9％;再结晶晶粒优先在拉伸试样表面形核．     

喷射沉积过共晶铝硅合金热处理工艺的研究

采用正交试验法对喷射沉积过共晶铝硅合金挤压坯的固溶+人工时效处理工艺进行优化,研究固溶和人工时效的温度及时间对挤压态合金组织结构的影响,测定不同热处理后合金的硬度和耐磨性,确定最佳的热处理工艺.结果表明,固溶温度、固溶时间、时效时间和时效温度对过共晶铝硅合金组织和性能的影响依次降低.并得 出最佳的热处理工艺为520℃×3h 固溶+120℃×10h时效,处理后合金的硬度为84.4HB,相对耐磨性为原始挤压态试样的1.22倍.     

9%Ni钢斜Y形坡口裂纹试验的数值模拟

利用 SYSWELD 有限元计算软件,采用双椭球焊接热源模型,对 9%Ni 钢斜 Y 形坡口裂纹试验中不同预热温度下的试件进行了焊接温度场和应力场的数值模拟.研究了试件的焊接温度场和应力场的分布规律,分析了预热温度对焊接热过程和焊后残余应力的影响.结果表明,提高预热温度时,一方面焊后冷却速度降低,有利于氢的逸出和马氏体的自回火作用;另一方面,横向残余应力水平增加,试件总体应力水平增加,冷裂纹敏感性增加.因此,焊接 9%Ni 钢时,不宜采用过高的预热温度.

Abstract：

With SYSWELD software, the temperature and stress field of 9% Ni steel Y-slit weldments with different preheat temperatures were simulated by applying double-ellipsoid heat source. Distribution laws of welding temperature and stress field were studied. Effects of preheat temperature on welding heat cycles and residual stress were analyzed. Results show that with increasing preheat temperature, cooling rate decreases facilitates escaping of hydrogen and self-tempering of martensite, the average stress level and cold-cracking susceptibility of the weldments increase, so high preheat temperature shall be avoided for 9% Ni steel welding.     

预热对激光束钎熔焊温度场和应力场的影响

研究预热对铍环激光束钎熔焊过程温度场和应力场分布的影响。采用轴对称模型和热力解耦有限元方法，假定沉积到钎缝表面的激光束能量为Gauss分布，通过在焊接前添加一个能量密度低，但有效加热半径大的工况分析预热温度。研究表明，预热使铍环钎缝外表面的焊接最高温度增加，温度梯度减小，熔深增加；采用预热工况焊接后，钎缝附近塑性变形区残余应力明显减小，而热影响区残余应力增大。从整体分布来看，预热使铍环外表面焊接残余应力分布均匀化。对铍环外表面钎缝附近焊接残余应力进行X射线应力测试，并与有限元分析结果对比，表明二者应力变化趋势基本一致。     

热处理对Mg-6Zn-3Cu-0.6Zr合金阻尼性能的影响

采用扫描电镜(SEM)及能谱仪(EDS)、动态机械分析仪(DMA)研究了热处理温度和热处理时间对Mg-6Zn-3Cu-0.6Zr合金显微组织和阻尼性能的影响。结果表明:随着热处理温度升高,合金晶粒长大,晶界共晶体减少,合金阻尼性能提高;300℃热处理时,保温时间越长,晶界共晶体越少,晶内微小点状析出物越多,合金阻尼性能越好;当热处理工艺为400℃保温2 h时,合金阻尼性能最好,与铸态相比,其阻尼性能的提高超过一倍。不同热处理工艺对合金阻尼性能的影响规律可用G-L理论来解释。     

Effect of welding parameters on residual stress in type 420 martensitic stainless steel

Abstract

The effect of welding parameters on residual stress induced by shrinkage of weldment and metallurgical phase transformation in type 420 martensitic stainless steel has been investigated. In this study, type 1018 low carbon steel was adopted as the base metal and type 420 martensitic stainless steel was used for the filler metal during submerged arc welding. The thermal cycles at various locations were recorded and dilatometry was used to examine the martensite phase transformation temperatures. The experimental results show that the residual stress increased with the heat input during welding. Using a higher welding heat input increased the amount of heat going into the weldment and elevated the martensite phase transformation temperature. Residual stresses could not be significantly reduced by increasing preheat (interpass) temperature while welding. Using higher preheat temperature conditions could elevate the equilibrium temperature and the martensite phase transformation temperature and increased the heat input to the weldment.     

热处理工艺对铸造高温合金K480组织的影响

采用光学显微镜、扫描电镜对K480镍基高温合金的铸态组织和不同固溶、时效处理后的组织进行了观察。研究了不同固溶和时效处理对K480合金组织行为的影响。结果表明,合金经过1130℃亚固溶处理后,组织为大小两种尺寸的γ’相;经过1190、1210和1230℃过固溶处理后空冷,析出均匀的γ’相,并且随着固溶温度的升高,碳化物和共晶的含量逐渐降低。一次时效处理,固溶态γ’相平均尺寸随时效温度升高而增大,合金经1050、1090和1110℃×4 h时效后,γ基体通道中均有更细小的三次γ’相析出,而在之后的二次时效和全时效过程中,这些细小的三次γ’相又重新溶解到基体或周围的大尺寸γ’相中。     

Hf含量对DD6单晶高温合金组织和持久性能的影响

研究了Hf含量对DD6单晶高温合金热处理组织和持久性能的影响。结果表明,在本实验研究范围内,随着Hf含量的增加,热处理后合金残余共晶量增加,枝晶干的γ′相尺度无明显变化,枝晶间的γ′相尺度有所减小。在1100 ℃, 140 MPa条件下,随着Hf含量的增加,合金的持久寿命先升高后降低, 持久延伸率先快速增加, 然后慢速增加。讨论了不同Hf含量合金的显微组织与持久性能的关系     

热处理对铜铝低温钎焊的影响

研究了热处理温度和保温时间对低温钎焊Al/Sn-Bi/Cu接头强度的影响,采用光学显微镜和扫描电镜对接头界面显微组织和断口表面形貌进行了分析。结果表明,随着热处理温度的增加,焊接件的剪切强度表现出增加的趋势。随着热处理时间的增加,Al/Sn-Bi/Cu接头的剪切强度呈现出先增大后减小的趋势。钎焊时铜铝元素进入到钎焊层当中,主要以Cu-Al固溶体的形式存在,并随着热处理时间延长而聚集。热处理使钎缝内粗大的脆性Sn-Bi共晶组织变得细小且覆盖面积减小,从而增加接头强度,Cu-Al固溶体聚集和生长会降低接头强度。     

Back Matter

The present work was performed on twenty-one alloys containing Al-11.5 wt% Si, with magnesium (Mg) in the range of 0.1–0.4 wt%, and copper (Cu) in the range of 1.0–3.0 wt%. Fluidity measurements and thermal analysis for each of these alloy melts were carried out. The alloys were cast in the form of tensile test bars. The test bars were solution heat treated at a temperature of ~500°C for 8h, then quenched in hot water (60°C), followed by artificial ageing at 155°C for 5 h, and then cooling in air. The effects of Mg and Cu additions on the tensile properties, depression in the Al-Si eutectic temperature, and microstructural characteristics (Si and Cu-phase particle characteristics and morphology) have been discussed in detail. The results show that the addition of Mg decreases the fluidity and the eutectic Si temperature. While addition of Cu also decreases the eutectic temperature, the fluidity, however, is increased. The presence of Mg and Cu decreases the modifying effect of Sr on the Si particles due to an increase in the solidification time, as well as the Sr, Mg, Cu interactions that occurs as a result of these additions. Mg additions in the range of 0.1–0.4 wt% increase YS (from 22% up to 94%) and UTS (from 7% up to 52%) and decrease the percent elongation (40%) depending on the Cu content of the alloy, i.e., the higher the Cu content, the lower the increase in strength. Addition of Cu has a similar effect on YS and UTS at alloy Mg levels of 0.1 wt% only, with no effect at higher Mg values, while elongation continuously decreases. The volume fraction of Al₂Cu phase increases by approximately 0.76% for every 1 wt% increase in Cu. This observation is important in the selection of the appropriate solution heat treatment regime in order to avoid incipient melting.     

Microstructure and Stress-Rupture Property of Large-Scale Complex Nickel-Based Single Crystal Casting

The microstructure and stress-rupture property of the large-scale complex single crystal(SX) casting DD10 were investigated in high-rate solidification process. It is found that the primary dendrite arm spacing(PDAS) does not increase monotonically with the height increase. When across the platform, the temperature gradient increases due to the effect of platform, and the corresponding PDAS decreases. The distribution of eutectic volume fraction in large-scale complex SX casting is affected by PDAS, solid back diffusion, and the development of high order dendrites. The eutectic volume fraction contained in the sample taken below the platform decreases with the height increase. While the eutectic volume fraction contained in the sample taken upper the platform increases gradually with the height increase. After heat treatment,most of the γ/γ' eutectics are eliminated and the components are distributed uniformly. The similar stress rupture properties of the samples at different heights in the same direction are obtained.