“粉冶-铸-锻”复合结构的塑性变形与微观组织

本研究选择粉末高温合金为盘缘材料、变形高温合金为盘心材料,采用电子束焊接异种高温合金。电子束焊接后的焊缝区域不仅具有2种母材的结构特征(即粉末高温合金和变形高温合金的结构特征),而且焊缝区存在明显的铸造组织。2种高温合金材料电子束焊接后形成了组织特征鲜明的"粉冶-铸-锻"结构。并重点探讨了"粉冶-铸-锻"的变形行为及焊缝的组织演化规律。     

热处理对粉末高温合金不均匀变形的改善作用

粉末高温合金因合金化程度高、可锻性差,在锻造加工过程中容易发生不均匀变形和开裂.利用OM、SEM和TEM分析粉末高温合金易产生不均匀变形的组织原因,初步探索了退火处理对改善组织,提高可锻性的原因.结果表明:由于晶粒转动和第二相不均匀分布引起的微观不均匀变形是导致宏观不均匀变形的直接原因;经锻前多台阶热处理后,三晶粒交界处生成细小等轴晶层,第二相弥散分布均有利于粉末高温合金变形.     

PREP法制备高温TiAl预合金粉末及其致密化坯体组织研究

采用等离子旋转电极雾化(PREP)法制备了高温Ti Al预合金粉末,该粉末粒度主要在46~150μm之间,其粒度呈现双峰分布。高温Ti Al预合金粉末的快速冷凝组织及相组成与粒度有关,一般大粒径粉末冷凝组织为枝状结构,小粒径粉末呈光滑状;该预合金粉末相主要由α2相组成,小于46μm粒径的粉末含有一定β相,大于200μm粒径的粉末出现γm相。不同粒度的粉末由于不同的相组织结构对热等静压致密化坯体组织具有一定遗传效应,粗粒度粉末在热等静压后坯体中易形成原始粉末颗粒边界或粗化的片层组织。     

“粉冶-铸-锻”联合体的塑性变形与微观结构

实现盘缘与盘心异种变形高温合金的高强冶金连接是制造双合金涡轮盘的关键。本研究选择粉末高温合金为盘缘材料、变形高温合金为盘心材料,采用电子束焊接盘缘与盘心。电子束焊接后的焊缝区域不仅具有两种母材的结构特征（即粉末高温合金和变形高温合金的结构特征）,而且焊缝区存在明显的铸造组织。两种高温合金材料电子束焊接后形成了组织特征鲜明的“粉冶-铸-锻” 结构。本文首次研究了“粉冶-铸-锻”的变形行为,并重点探讨了焊缝的组织演化规律。相关研究结果不仅丰富了异种高温材料连接区的增强方法与组织控制方法,而且为发展双合金等温变形技术提供了科学依据。     

热模锻造+直接时效粉末高温合金的强化机制

对涡轮盘用镍基粉末高温合金FGH 4096进行了热模锻造+直接时效处理,探索细化粉末高温合金毛坯组织的工艺及相关增强机制.结果表明:在不降低延伸率的前提下,直接时效处理对于热模锻造后的合金具有明显的强化作用,并且以多方向变形配合直接时效的强化效果最为显著.按多方向热模锻造+直接时效工艺,可使FGH 4096合金的组织显著细化,平均晶粒尺寸达6μm,γ′相析出尺寸达80 nm.OM,SEM和TEM观察表明,除多方向大变形可直接破碎晶粒、细化晶粒外,反复再结晶也是细化晶粒的有效途径;同时,洁净的再结晶晶界完全取代了原始粉末颗粒边界.直接时效处理后保留了多方向变形产生的位错缠结,并且获得更为细小的γ′相.热模锻造+直接时效处理后合金所表现出来的超高强度主要源自于细晶强化、晶界强化、形变强化和γ′相强化的综合作用.     

Nimonic 80A镍基高温合金静态再结晶行为

采用Gleeble-1500热模拟实验机对Nimonic 80A高温合金进行了双道次热压缩实验,研究了该合金在变形温度1050~1150℃,应变速率0.01~2.5 s-1,预应变0.08~0.14,不同间隙时间(0.5~5 s)下的静态再结晶行为。得到了Nimonic 80A高温合金不同变形条件下的真应力-应变曲线及变形后奥氏体晶粒组织,分析了变形温度、应变速率和预应变对该合金静态再结晶行为的影响。结果表明:变形温度、应变速率和预应变对Nimonic 80A高温合金的静态再结晶行为有着显著的影响。Nimonic 80A高温合金静态软化分数随着变形温度、应变速率和预应变的增大而增大,且静态再结晶晶粒尺寸随着温度的升高或应变速率的降低而增大。根据实验结果,建立了Nimonic 80A高温合金静态再结晶动力学模型。将静态再结晶动力学模型预测结果和实验结果进行比较,二者吻合良好,表明本文提出的模型可以较为准确的预测Nimonic 80A高温合金静态软化行为。     

分步拉伸变形对TA15合金超塑性的影响

采用分步变形法对TA15合金在10 kN高温电子拉伸试验机上进行了超塑性拉伸试验,研究了变形温度和预变形量对该合金超塑性性能及微观组织演变。结果表明:变形温度为850~950℃和预变形量为100%~200%时,TA15合金呈现出良好的超塑性;变形温度为900℃和预变形量为150%时,该合金的超塑性能最好,最大延伸率为1456%;变形温度为950℃时,该合金的超塑性能降低,延伸率仅为188%。TA15合金的微观组织状态显示:该合金在拉伸变形过程中微观组织保持等轴状,但是随着变形温度的升高,晶粒开始长大,变形温度越高,晶粒长大越显著。     

Ti2AlNb异形粉末环件的轧制成形与性能研究

采用预合金粉末热等静压工艺制备了名义成分为Ti-22Al-24.5Nb-0.5Mo (原子分数,%)的Ti_2AlNb合金及大尺寸异形环坯(直径大于800 mm),采用热模拟压缩实验研究了Ti_2AlNb粉末合金的热变形行为,并对异形粉末环坯进行了轧制实验,分析了轧制前后的组织性能变化。结果表明,Ti_2AlNb粉末合金的热加工窗口宽且开裂倾向小,具有更均匀的化学成分和α_2相分布,但其应力抖动更加明显。优选1035～1045℃为Ti_2AlNb粉末异形环的变形温度区间,Ti2AlNb粉末异形环坯经两火轧制后,无损检测表明无任何裂纹产生。热变形促使Ti_2AlNb粉末合金的O板条细化和α_2相球化,热处理后,粉末制坯+环轧成形Ti_2AlNb合金为近两相(B2+O)组织,合金的室、高温拉伸塑性显著提高。     

Ni-Cr-Al-Fe基合金粉末的高温抗氧化行为

研究Ni-Cr-Al-Fe基合金粉末在600 ℃空气中的高温抗氧化性能,分析铝含量和预氧化处理对合金粉末高温抗氧化行为的影响.利用水雾化法制备不同铝含量的Ni-Cr-Al-Fe基合金粉末,利用静态质量增加法研究不同铝含量合金粉末的氧化动力学,分别利用FE-SEM(EDS)和XRD观察分析不同合金粉末氧化膜的形貌及成分,结合氧化动力学及氧化膜的组成进一步分析不同合金粉末的高温氧化机理.结果表明:Ni-Cr-Al-Fe基合金粉末在600 ℃时的氧化质量增加遵循抛物线规律,铝含量的增加及预氧化处理均可提高合金粉末的抗氧化能力;铝含量的增加使氧化膜的组成由Cr2O3和Al2O3的混合结构转变为单一的Al2O3氧化膜结构,这有利于提高合金粉末的抗氧化性能;预氧化处理所形成的氧化膜有效地抑制Ni-Cr-Al-Fe基合金粉末的进一步氧化.     

预变形对2519铝合金组织与力学性能的影响

通过拉伸测试、显微硬度测试、透射电镜及扫描电镜分析等手段研究了预变形对2519铝合金组织与力学性能的影响.结果表明:预变形降低了合金于180℃时效第一阶段的硬化效果,提高了合金峰值硬度及强度,缩短了峰值时效时间.预变形合金强度、硬度的提高是由于θ′相的数目增加和尺寸减小.细小弥散的θ′相有利于阻碍位错的运动,提高了合金的强度,同时也降低了合金的塑性.综合考虑合金的强度和塑性,2519铝合金时效前的预变形以15%为宜.