回炉料对K441合金熔化温度及铸造工艺性的影响

通过差热扫描量热法(DSC)测定出K441回炉料合金的初熔温度、固相线温度和液相线温度;并采用回炉料合金制备导向叶片,统计出合格率,确定出回炉料合金对初熔温度、相变温度及合金铸造工艺性的影响.研究结果表明:随返回次数的增加,回炉料合金的初熔温度升高,合金的固相线温度及液相线温度变化不大.对叶片的铸造和加工表明,回炉料合金叶片的合格率高于新料合金.新料合金难以将碳含量控制在较低的水平,而回炉料熔炼合金可精确控制碳含量,使其低于0.025％,可控制铸件出现裂纹.回炉料合金铸造合格率和加工合格率均好于新料合金.     

返回料添加比例对K414合金成分及力学性能的影响

通过采用30％、50％和70％三种返回料添加比例进行K414合金的熔炼,并对合金进行化学成分分析、力学性能测定和微观组织形貌观察.结果表明:随返回料添加比例增加,合金中C、S含量略有降低,O含量变化不大,N、Si含量随返回料添加比例的增大而增加.细小夹渣在合金凝固期间可作为形核质点,提高了凝固过程中的形核率,随返回料添加比例的增加,合金室温瞬时强度、塑性及冲击韧性有所增加.不同比例返回料合金在600℃、590 MPa条件下合金的持久性能富裕度较大,均能够满足合金的技术要求.600℃条件下随返回料添加比例增加,合金的高温瞬时强度无明显变化,伸长率略有降低.返回料合金与新料合金组织形貌差别不大,随返回料添加比例增加,合金中的碳化物数量略有降低,碳化物尺寸略有增大,合金晶界宽度没有明显变化.     

K648高温合金回用料的遗传性研究

对K648合金全新料和回用料(50％母合金新料+50％回炉料)进行真空感应熔炼并浇注成梅花试样,分别对铸态、固溶态和热处理态的微观组织、相成分进行了对比研究,得到了 K648合金回用料和全新料微观组织的基本特征信息,研究回用料的遗传性.结果表明:回用料和新料初生相的成分并无明显差异,铸态试样组织形貌差别不大,α相均呈规...     

高温合金服役及修复过程中组织演化规律

研究了ЖC6y合金服役过程中的组织演化规律与恢复热处理后组织形貌的变化.结果表明:经过高温长时服役后合金主要强化相的γ'粒子出现显著退化,γ'粒子的粗化存在Ostwald熟化机制与粒子聚集机制,它的粗化行为可以通过γ'相的形貌特征参数进行表征.MC碳化物在服役中发生分解,转变为周围包覆一层γ'膜的M6C型碳化物.在一定条件下,基体中可直接析出M6C型碳化物.晶界处碳化物有更强烈的分解趋势,晶界处形成包覆一层γ'膜的不连续M6C型碳化物.此种恢复热处理工艺优化了γ'粒子的形貌、尺寸、分布,有效恢复合金的组织退化及显微硬度,形成锯齿晶界,使合金持久性能得到恢复,提高了合金使用寿命.     

回炉料对K417G合金初熔温度及持久寿命的影响

采用回炉料熔炼K417G镍基铸造高温合金,共进行了4次返回熔炼试验,测试了新料和返回料合金的化学成分及杂质含量。通过金相显微镜和扫描电镜对合金的疏松及夹杂进行观察,采用金相法和差热扫描量热法(DSC)测定出合金的初熔温度及固液相线温度,并测试了合金在950℃/235 MPa条件下的持久性能。结果表明:K417G采用返回料熔炼合金期间,合金中的O元素含量高于N元素含量;随返回次数增加,N元素含量呈下降趋势,而O含量呈上升趋势。采用返回料熔炼K417G合金,合金的初熔温度随返回次数增加而降低,固、液相线温度波动较小。随返回次数增加,合金的950℃/235 MPa条件下持久寿命呈下降趋势。合金中O、N、S杂质元素含量对合金的持久寿命具有显著的影响,随杂质元素含量的增加合金的持久寿命降低明显。返回料的铸造工艺性比新料略低。     

返回熔炼对K414合金组织及性能的影响

采用100％的返回料熔炼镍基K414合金并进行了4次返回熔炼试验,测试了新料和返回料合金的化学成分及力学性能,并对合金的微观组织进行了观察.结果表明:随返回次数增加,合金中的主要成分无明显波动、气体含量未出现明显增加,返回料熔炼过程中可不添加B、Ce元素;返回料合金与新料合金的组织形貌无明显差别;返回料合金的室温强度有所降低,断后伸长率有所增加,冲击韧度略高于新料;合金在600℃条件下的抗拉强度有所增加,断面收缩率略有所下降,合金的持久寿命较新料合金略有降低,但均明显超出标准规定的要求.熔炼的返回料合金与新料质量水平相当.     

长期时效对FGH96粉末高温合金组织稳定性及性能的影响

研究了FGH96粉末高温合金经750℃长期时效1000和3000 h后的晶粒尺寸、晶界形貌、晶粒取向、γ'强化相和碳化物的演变规律及长期时效对合金650℃使用温度下拉伸性能的影响.结果 表明:750℃长期时效对合金的晶粒尺寸、晶界形貌和晶粒取向没有明显影响.然而,长期时效后,合金中γ '相形貌、尺寸和分布发生了显著的变化,大尺寸γ'相先长大后分裂再变小,平均尺寸变大、尺寸梯度降低、间距变大,由双峰分布最终演变为单峰分布;形貌由近球形、方状和蝶状先演变为不规则状,最终又演变回近球状、方状与蝶状.未长期时效合金的晶内和晶界处存在大量富含Ti、Nb元素的块状MC型的碳化物,并与MB型硼化物共存,经750℃长期时效3000 h后没有明显变化.而富含Cr元素的M23C6型小颗粒碳化物经750 ℃长期时效3000 h后,析出量增加并呈链状分布于晶界.长期时效后,FGH96合金650℃拉伸强度降低,塑性提高,主要原因是合金中的γ'相分裂、粗化及晶界处M23C6型碳化物析出呈链状分布所致.     

V对DZ417G合金组织性能的影响

为掌握合金化元素v对DZ417G合金力学性能及微观组织的影响,熔炼出具有不同V元素含量的合金,并进行了力学性能测试和微观组织形貌观察.结果表明,随着V含量增加,DZ417G合金的高温断裂强度和塑性均有所提高.测定结果表明,760℃、725 MPa条件下,随V元素含量的提高合金的持久寿命增大,由90 h提高至245 h.对DZ417G合金微观组织观察表明,随合金中V含量的提高,合金中共晶相数量增加,合金中的碳化物析出数量增加,分散程度增大,合金中的碳化物组织变得更加细小.经热处理后,合金中枝晶干处γ’相为细小立方体型γ’相.     

熔体温度对类K445合金组织及硬度的影响

研究了真空熔炼时熔体温度对类K445镍基高温合金铸态组织及硬度的影响.结果表明,熔体温度对合金的相种类没有影响,均由树枝状y基体、弥散分布于基体的γ'相、晶界和枝晶间的γ γ'共晶、以及γ"、MC碳化物、少量M3B2硼化物等强化相组成;但随熔体温度的升高,枝晶逐渐细化,一次枝晶轴大量熔断;MC碳化物含量逐渐减少,γ γ'共晶和γ"相逐渐增多;同时,随熔体温度的升高,合金的硬度不断提高.在1600℃保温时,合金组织中枝晶最细小、γ γ'共晶和γ"含量最多、碳化物含量最少,且HB硬度达到最高值3.84 GPa.     

蒸汽轮机用Waspaloy叶片材料长期时效组织及力学性能

研究了Waspaloy合金在标准热处理状态下,700℃长期时效过程中的组织和力学性能变化。结果表明,长期时效过程中Waspaloy合金析出相主要为MC型碳化物,M23C6型碳化物和γ'相,时效过程中并未发现有害TCP相。M23C6型碳化物在晶界呈链状分布,长期时效过程中其大小、分布基本不变,稳定性良好;γ'相在时效100 h后充分析出,尺寸随时效时间延长而长大,γ'粗化规律符合L-S-W理论,5000 h时效后γ'相形貌仍然为球形。时效100 h合金强度有小幅上升,随后随时效时间延长合金强度变化不大。     

[111]取向镍基单晶合金的组织结构与蠕变行为

通过蠕变曲线的测定及微观组织形貌观察,研究[111]取向镍基单晶合金在高温低应力条件下的组织结构与蠕变行为。结果表明:经完全热处理后,[111]取向单晶合金的组织结构是立方γ′相以共格方式嵌镶在γ基体中,并沿100方向规则排列;在1 040~1 080℃、137~180 MPa的温度和应力范围内,该取向单晶合金表现出明显的温度和施加应力敏感性。蠕变期间,γ′相沿与应力轴呈一定角度形成筏状组织,蠕变后期在近断口区域筏状γ′相发生粗化和扭折。[111]取向单晶合金在蠕变期间的变形特征是位错在γ基体通道中运动和剪切筏状γ′相,由于形变量较大,较多位错切入筏状γ′相后使其形成亚晶结构,其中,蠕变后期大量位错切入筏状γ′相导致合金的蠕变抗力降低,是合金发生蠕变断裂的主要原因。     

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。     

一种[011]取向镍基单晶合金拉伸蠕变中的组织演化

在1040℃,137MPa下对[011]取向镍基单晶合金进行蠕变曲线测定,采用SEM观察热处理及蠕变后样品不同晶面的组织形貌,研究了[011]取向镍基单晶合金在蠕变期间的组织演化特征,并分析了组织演化的规律及影响因素。结果表明:取向差为4°的[011]取向镍基单晶合金经完全热处理后,组织是立方γ′相以共格方式嵌镶在γ基体相中,并沿<100>取向规则排列;在拉伸蠕变期间,合金中γ′相转变成与[001]取向平行的纤维状筏形组织。由于施加拉伸载荷,使立方γ′相中的(100)晶面及γ基体相承受挤压力,可排斥较大半径的Al、Ta原子,而在(001)晶面产生较大的晶格扩张应变,可诱捕较大半径的Al、Ta原子,因而促使γ′相沿[001]取向定向生长成为纤维状筏形组织。在外加应力作用下,不同晶面γ′/γ两相界面的应变能密度变化是促使发生元素扩散和γ′相定向粗化的驱动力。     

Creep Properties and Deformation Mechanisms of a FGH95 Ni-based Superalloy

By means of full heat treatment, microstructure observation, lattice parameters determination, and the measurement of creep curves, an investigation has been conducted into the microstructure and creep mechanisms of FGH95 Ni-based superalloy. Results show that after the alloy is hot isostatically pressed, coarse γ′ phase discontinuously distributes along the previous particle boundaries. After solution treatment at high temperature and aging, the grain size has no obvious change, and the amount of coarse γ′ phase decreases, and a high volume fraction of fine γ′ phase dispersedly precipitates in the γ matrix. Moreover, the granular carbides are found to be precipitated along grain boundaries, which can hinder the grain boundaries’ sliding and enhance the creep resistance of the alloy. By x-ray diffraction analysis, it is indicated that the lattice misfit between the γ and γ′ phases decreases in the alloy after full heat treatment. In the ranges of experimental temperatures and applied stresses, the creep activation energy of the alloy is measured to be 630.4 kJ/mol. During creep, the deformation mechanisms of the alloy are that dislocations slip in the γ matrix or shear into the γ′ phase. Thereinto, the creep dislocations move over the γ′ phase by the Orowan mechanism, and the $ \left\langle { 1 10 } \right\rangle $ 〈 1 10 〉 super-dislocation shearing into the γ′ phase can be decomposed to form the configuration of (1/3) $ \left\langle { 1 12 } \right\rangle $ 〈 1 12 〉 super-Shockleys’ partials and the stacking fault.     

DD6单晶高温合金叶片小角度晶界组织

采用扫描电镜和透射电镜研究了DD6单晶高温合金叶片小角度晶界的铸态组织、热处理组织和长期时效组织.铸态小角度晶界组织中,粗大γ′相和块状共晶沿晶界析出;热处理小角度晶界组织中,晶界上有一薄层γ相,晶界两侧的γ′相立方化较好,但由于小角度晶界的存在,γ′立方体不完整;1070℃长期时效500 h小角度晶界组织中,晶界上析出粒状碳化物,无TCP相析出,DD6单晶高温合金小角度晶界组织有很好的稳定性.     

Influence of Pre-Compressive Creep on Internal Friction Stress and Creep Parameters of Nickel-Base Single Crystal Superalloys

By means of pre-compressive creep treatment, the cubic γ′ phase in a nickel base single crystal superalloy is transformed into the P-type rafted structure. And the influence of the pre-compressive creep on the internal friction stress and creep lifetimes of the superalloy are investigated by means of the measurement of the creep curves and microstructure observation. Results show that, compared to the P-type structure alloy, the full heat treated state alloy displays a bigger internal friction stress value ...     

980 ℃长期时效对DD15单晶高温合金组织稳定性的影响

采用选晶法在真空高梯度定向凝固炉中制备第四代单晶高温合金DD15试棒,热处理后在980 ℃分别时效400、800、1200、1600、2000 h,研究不同时效时间的合金组织。结果表明:合金的热处理组织由立方化较好γ′相和基体γ相组成。随着980 ℃时效时间增加,γ′相合并长大仍保持立方形状,基体通道的宽度增加;时效1600 h时,未有TCP相析出;时效2000 h时,析出极少量TCP相,合金具有良好的组织稳定性;合金中较多的Re、W、Ta、Mo、Nb等高熔点元素能够抑制γ′相长大,Ru元素能够抑制TCP相的析出,合金具有良好的组织稳定性。     

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。     

热处理对DZ125定向凝固合金组织结构与蠕变行为的影响

通过不同条件蠕变性能测试及组织形貌观察,研究了热处理对DZ125合金的组织结构演变和蠕变行为的影响规律。结果表明,铸态合金的枝晶间区域存在较多放射状的共晶组织,在枝晶间和枝晶干处部分γ′相呈蝶形形态且γ′相尺寸具有较大差异。铸态合金的共晶组织及γ′相在固溶过程中被溶解,并在随后的冷却过程中类菱形的细小γ′相自γ基体中析出;一次时效期间,类菱形的细小γ′相发生钝化并长大直至转变成立方体形态;二次时效期间,γ′相的尺寸基本不变,但立方度增加,合金的组织结构为γ′相以共格方式自γ基体中析出。在热处理过程中基本消除了合金中的共晶组织,并提高了γ′相的立方度,但并未消除合金中的组织不均匀性,枝晶干区域的立方γ′相尺寸细小,而枝晶间区域的立方γ′相尺寸粗大,并且合金在980 ℃具有良好的抗蠕变性能。