热处理过程中FGH96合金的微观组织演变

通过热处理实验研究了热处理过程中FGH96合金的微观组织演化，量化了固溶温度和保温时间对晶粒尺寸、γ′相尺寸、面积分数及晶粒分布的影响，分析了γ′相和应变存储能对晶粒演变的影响。结果表明：在热处理过程中，含有大量应变存储能的变形晶粒发生静态再结晶，晶粒细化，而动态再结晶晶粒发生晶粒长大，当两者平衡时可获得均匀细小的晶粒组织。合金在1060℃保温120 min后，γ′相尺寸和晶粒尺寸分布较为均匀，平均晶粒尺寸为7.37μm。γ′相的面积分数随固溶温度和保温时间的增加而减小，一次γ′相在亚固溶保温过程中存在粗化和分裂现象，使得一次γ′相的面积分数和尺寸先增加后减小。γ′相的非均匀溶解会导致局部晶粒长大较快，形成混晶。     

FGH98粉末冶金高温合金热变形过程中组织变化

本文利用光学金相显微镜和扫描电镜观察了粉末冶金高温合金FGH98热等静压态锭坯经近等温锻造后的显微组织,研究了热变形对合金中原始颗粒边界(PPB)、粉末原始枝晶组织及晶粒度的影响.从动态再结晶和动态回复的角度分析了变形量对改善FGH98合金组织的作用,探索通过大变形量改善合金显微组织的途径.研究表明:经过三火锻造累积变...     

热变形对FGH96高温合金原始颗粒边界的影响

通过Gleeble-1500热模拟试验机对热等静压成形FGH96高温合金进行热压缩试验,其中温度为1075℃,变形速率为0.001 s-1,变形量为70%。利用场发射扫描电镜、透射电镜和电子能谱研究了合金原始颗粒边界（prior particle boundary,PPB）的组成,讨论了原始颗粒边界在FGH96高温合金再结晶过程中的作用,并分析了合金热变形对原始颗粒边界的影响。结果表明:热等静压成形FGH96高温合金中的原始颗粒边界主要由Ti的碳化物和γˊ相共同组成;原始颗粒边界对合金热变形再结晶形核起促进作用,对晶粒长大起阻碍作用;合金热变形可以改善原始颗粒边界在组织中的分布,从而使晶粒长大过程顺利进行。     

6101合金的显微组织特征及性能

通过对6101合金在不同热处理条件下的组织研究,总结分析在不同热处理条件下的合金显微组织特征,及其相应的拉伸性能指标。试验发现,该合金随着热处理温度的升高性能达到一个较高的值,随后随温度的升高合金性能缓慢下降,同时晶粒粗化比较明显,晶粒粗化对合金制品的性能影响较大。     

FGH4102粉末高温合金等温热模拟压缩试验及动态再结晶组织研究

本文研究了新型第四代粉末高温合金FGH4102在等温热模拟压缩过程中的组织演变,对γ′相在动态再结晶过程中的作用进行了探讨。结果表明,热等静压态合金在1060~1120℃温度范围变形时,热加工性能较好。1140℃变形后试样容易发生开裂,合金热加工性能较差。合金在γ+γ′两相区变形时均发生了不同程度的动态再结晶,再结晶晶粒尺寸远小于热等静压态的晶粒尺寸。变形过程中,尺寸较大的γ′相起到促进动态再结晶的作用。变形参数对动态再结晶的影响非常显著。低温高应变速率变形时,γ′相促进动态再结晶形核占主导地位,再结晶晶粒比较细小;高温低应变速率变形时,晶粒长大逐渐占据主导地位,再结晶晶粒尺寸较大。     

冷变形及退火对薄板5182铝合金微观组织与力学性能的影响

本文研究了冷轧过程中不同的冷变形及退火工艺对薄板5182铝合金晶粒组织、拉伸性能与各向异性影响。研究结果表明,当退火温度在300℃时,5182合金中发生不完全再结晶。随着冷变形量的增加,拉伸强度先增加后降低,延伸率逐渐增加;当退火温度在320℃~380℃时,5182合金中发生完全再结晶,变形量为30%的试样晶粒发生异常长大形成粗大晶粒;而变形量大于50%的试样晶粒发生完全再结晶形成细小等轴晶。随着冷变形量的增加,拉伸强度略有增加,延伸率变化较小。     

粉末高温合金FGH97疲劳裂纹扩展行为

测定不同晶粒尺寸、γ'相以及不同Hf含量的粉末高温合金FGH97在650℃高温条件下的疲劳裂纹扩展速率,并将其与FGH95和FGH96两代粉末合金的疲劳裂纹扩展速率进行对比.用定量分析的方法对FGH97合金在疲劳断裂各个阶段的行为特征进行分析.较大晶粒尺寸的FGH97合金具有较低的裂纹扩展速率,合理的二次和三次γ'相匹配析出,可以获得较高的疲劳寿命;Hf元素的添加使合金的整体疲劳寿命增大;FGH97合金与FGH95和FGH96相比,具有较高的疲劳裂纹萌生抗力,更低的高温疲劳裂纹扩展速率.      

镍基双合金扩散偶的拉伸性能研究

采用热等静压(HIP)扩散连接工艺,获得了镍基单晶高温合金与粉末高温合金的扩散偶。研究了热等静压和热处理工艺对扩散偶的组织和拉伸性能的影响。结果表明,不同温度热等静压的扩散偶均实现了冶金结合,瞬时拉伸断口位置处于DD402侧,断裂面为{111}滑移面。随着HIP温度升高,DD402母材的γ′相粒子粗化,FGH95粉末合金母材的再结晶晶粒长大;1 166℃HIP扩散偶热处理后,FGH95粉末合金的γ′相由晶界大尺寸γ′相、晶粒内中等尺寸的和细小的γ′相组成。扩散偶试样的650℃抗拉强度受HIP温度影响小,而屈服强度随着HIP温度升高而降低。     

热处理对FGH95合金组织的影响

研究了热处理对FGH95合金组织变化的影响.研究结果表明材料原始组织为枝晶与再结晶的混合组织.枝晶区沿变形方向拉长,再结晶区晶粒细小.合金主要强化相为γ'相,有3种不同尺寸的γ'相分布在不同区域.另外,还有MC、M3B2等微量强化相.材料热处理时,随固溶温度的升高(1120～1170℃),γ'相逐渐溶解,枝晶区面积减小,再结晶晶粒长大.固溶处理后在盐浴(600～800℃)中冷却,不同盐浴温度淬火后,合金可获得几种不同形状、尺寸、数量、分布的γ'相搭配方式.合金经二次时效处理后,γ'相有所长大,且有部分补充析出.     

多向整体锻造在变形FGH96合金涡轮盘制备中的应用

获得成分、组织均匀和优异综合力学性能的涡轮盘一直是航空发动机材料研究者们关注的热点,多向整体锻造是一种获得均匀超细晶组织的大塑性变形技术,能有效改善合金坯料的组织均匀性及材料的各项性能。以低偏析、高纯净的电渣重熔定向凝固和变形FGH96合金为研究对象,研究了多向整体锻造在制备该合金涡轮盘锻坯过程中的组织演变机制。研究结果表明,在亚固溶温度线下采用多向整体锻造可以获得均匀的细晶组织,随着锻造温度的增加动态再结晶晶粒尺寸增加,同时获得均匀、完全再结晶的组织所需临界累积变形量减小;通过控制多向整体锻造的温度、变形速率和变形量可以有效控制晶粒度和第二相的尺寸和分布;相比传统锭坯的单一轴向镦拔技术,多向整体锻造可消除锻造流线组织、变形剪切带、冷模组织、粗晶和混晶等问题,大幅度提高合金坯料组织均匀性。最后借助透射电镜(TEM)对合金变形过程中的微观组织进行了观察,阐述了变形FGH96合金多向整体锻造过程的动态再结晶机制。     

梯度组织FGH96合金残留枝晶区的组织特征研究

采用梯度热处理工艺制备了具有梯度组织结构的FGH96合金亚尺寸盘坯, 对盘坯存在的残留枝晶区组织进行了研究。结果表明, 残留枝晶区实质上是一种γ′相未完全再结晶的组织区, 其呈区域性不均匀的分布于盘芯部位。残留枝晶区的形成与粉末颗粒冷凝组织的遗传性及未充分变形再结晶密切相关, 通过采用合适的热加工和固溶热处理工艺可以消除这种组织不均匀性。     

新型粉末高温合金多火次等温锻造过程中晶粒细化机制

为探索多火次等温锻造对新型粉末高温合金晶粒细化的影响, 本文对实验合金进行了每火次变形量40%左右的三火次等温锻造, 采用商用有限元软件DEFORM 2D模拟锻造过程中的等效应变分布图, 采用电子背散射衍射技术对各火次后的锻坯进行显微组织观察和分析.研究表明: 等温锻造过程中, 锻坯轴向剖面大致分为三个区域, 位于上、下两端面附近的Ⅰ区变形量最小, 位于两侧附近的Ⅱ区次之, 位于剖面中心的Ⅲ区变形程度最大.经过三火次等温锻造后, 锻坯Ⅱ、Ⅲ区再结晶充分, 获得等轴细晶组织, 平均晶粒尺寸2~3 μm.然而Ⅰ区形成再结晶不完全的"项链"组织, 在变形晶粒周围分布大量细小的再结晶晶粒, 变形晶粒内小角度晶界含量较多, 位错密度较高.通过对三火次后的锻坯进行合适的热处理, Ⅰ区"项链"组织得到细化, Ⅱ、Ⅲ区组织发生晶粒长大, 整个盘坯为较均匀的细晶组织, 平均晶粒尺寸为6~8 μm.      

热处理对FGH95合金组织和性能的影响研究

通过热处理工艺试验设计,研究了不同热处理条件下FGH95合金的组织和性能。与亚固溶线温度热处理后细晶试样比较,过固溶线温度热处理的试样获得了晶粒度8级的相对粗晶组织,强度仅比细晶试样的降低不超过5%,而蠕变性能显著提高,700℃/690MPa条件下,0.2%残余应变的蠕变寿命提高了3～4倍;另外,通过优化γ’相的尺寸与分布,可进一步提高合金的力学性能。     

粉末预热处理对FGH95合金组织和性能的影响

本文探讨了采用粉末预热处理方法改善合金组织、提高合金性能及其稳定性的可能性。结果表明：采用粉末预热处理方法明显改善了热等静压（ＨＩＰ）致密材料中原始颗粒边界与晶界上碳化物的聚集程度，并且增加了合金中γ’相的含量而不改变合金的晶粒度；经过１１００℃预热处理的粉末，再经ＨＩＰ及热处理后，其材料的塑性与持久寿命得到明显提高。     

Microstructure Characterization and Mechanical Properties of FGH 95 Turbine Blade Retainers

FGH 95 is a powder metallurgy (P/M) processed superalloy,which was developed in the 1980s in China.One of the applications of FGH 95 was high pressure turbine blade retainers.The manufacturing processes used to produce FGH 95 blade retainers consisted of atomization by plasma rotating electrode process (PREP),hot isostatic pressing (HIP) at super-solvus temperature and a sub-solvus solution heat treatment.The material had an equiaxed grain structure (ASTM 6.5-7.5).The γ′ precipitates in as-HIP FGH 95 showed a tri-model distribution.Carbides in the alloy were MC type and precipitated at grain boundaries.The prior particle boundaries (PPB) in the material originated mainly from γ′ phase.Statistics of the mechanical properties data from batch production of the FGH 95 blade retainers were investigated.The as-HIP FGH 95 blade retainers showed high strength at room temperature and 650 ℃,excellent creep resistance and outstanding stress rupture strength at 650 ℃.     

热挤压对FGH96镍基粉末高温合金微观组织的影响

研究了热挤压温度、挤压比、挤压速度、挤压前预处理对FGH96镍基粉末高温合金微观组织的影响规律,确定了获得晶粒尺寸小于10 μm的超塑性细晶组织的热挤压方法。研究结果表明,热等静压后FGH96合金发生了再结晶,实现了粉末的完全致密化成形,但晶粒大小极不均匀,且存在明显的原始颗粒边界(PPB)缺陷。采用热挤压前预处理工艺在确保合金晶粒不长大的同时,又可使γ'相粗化,显著降低热挤压变形抗力。随着挤压温度的升高,合金晶粒尺寸呈长大趋势。挤压温度为1 080 ℃时,获得平均晶粒小于10 μm的完全再结晶超塑性组织,挤压温度继续升高,晶粒尺寸将明显长大。随着挤压比的增大,挤压载荷明显增大,采用大于6∶1的挤压比,有利于获得平均晶粒小于10 μm的完全再结晶超塑性组织。载荷随热挤压速度的升高而增大,在保证合金组织为细晶的条件下,应尽量选择较低的挤压速度。由于在热挤压过程中合金已发生了完全的动态再结晶,未观察到明显的取向,力学性能测试结果也表明沿着挤压方向和垂直于挤压方向的性能相当,说明不同挤压方向的微织构对性能没有明显影响。