激光近净成形GH99合金的裂纹分析

对GH99合金在激光近净成形过程中裂纹形成的原因进行了研究和讨论,提出了优化工艺参数的解决办法。结果表明:内部裂纹呈现为短线状-针状,其在柱状晶晶界或二次枝晶间形成,垂直于沉积方向,沿细密的定向组织晶界分布和扩展;在晶界上Al和Ti元素的富集容易析出γ′(Ni_3(AlTi))相,弱化了晶界,使晶界熔化并在凝固时难以补缩,造成裂纹形核;在快速的热循环过程中,残余应力的不断累积造成裂纹沿晶界扩展;通过优化工艺参数以降低热输入,可以克服GH99合金在激光近净成形中的热裂纹形成,实现构件的无裂纹增材成形。     

GH2136合金高温持久性不合格的原因

一批尺寸为?200 mm×1 630 mm的GH2136合金锻件热处理后高温持久性没有达到要求。对不合格的锻件进行了力学性能检测、化学成分分析、断口分析、金相检验和能谱分析。结果表明：GH2136合金锻件高温持久时间偏短主要是晶界因磷元素的偏聚而弱化所致。     

1Cr18Mn18N不锈钢车用热锻件开裂原因分析

通过金相、扫描电镜观察和能谱分析,对1Cr18Mn18N不锈钢热锻过程中的开裂原因进行了分析和探究。金相观察发现,在奥氏体晶界上出现过烧痕迹,以及部分偏析和沿晶界扩展的贯穿裂纹;通过扫描电镜并结合能谱分析发现,在晶界处有硫化物形成和熔化的痕迹,在晶粒内有Al2O3、Ca CO3夹杂,并在开裂位置有大量Mn元素的偏聚。结果表明,钢件在热锻过程中开裂的主要原因是锻件存在冶金缺陷,它导致工件在高温下发生开裂。     

预氧化温度对GH3128合金抗高温循环氧化性能的影响

采用热重法并结合SEM、EDAX等分析手段,研究了预氧化温度对GH3128合金抗高温(1100℃)循环氧化性能的影响。结果表明:在适当温度下进行预氧化处理可有效提高合金的抗高温循环氧化性能。GH3128合金经预氧化处理后抗高温循环氧化性能的优劣主要取决于两种因素的综合作用,其一是合金表面元素Cr的选择性氧化,形成致密均匀的保护性预氧化膜,提高合金抗高温循环氧化性能;其二是合金中元素Ti、Cr的晶界偏析加剧,加速晶界氧化并导致显微裂纹等缺陷产生,降低合金的抗高温循环氧化性能。900℃预氧化处理的GH3128合金试样具有最佳的抗高温循环氧化性能,该温度下预氧化膜形成较好且合金元素Ti、Cr的晶界偏析作用相对较弱。     

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。     

激光近净成形SS316/Ni20复合材料的开裂机理

采用激光近净成形制备梯度材料时异种材料的混合易产生缺陷,严重制约了梯度材料的应用。采用激光近净成形技术制备不同成分比的SS316/Ni20复合材料薄壁结构,并利用OM、SEM、XRD、EDS等检测手段研究不同成分比时复合材料的显微组织、相组成及元素分布。对裂纹的微观形貌、裂纹断面的元素分布进行分析。结果表明:在给定工艺条件下,SS316质量分数为100%、20%~0时成形件形貌较好,无裂纹缺陷,SS316质量比在90%~30%时成形件发生开裂。裂纹沿晶界扩展,裂纹断面上晶粒清晰可辨,属于热裂纹范畴。成形件开裂主要原因是凝固过程中杂质元素在晶界偏析形成连续的液膜,以及硬质相在晶界上的连续析出,降低晶粒间的结合强度,使其在残余应力作用下产生开裂。     

显微组织对TC18合金应力腐蚀性能的影响

通过恒位移应力腐蚀试验研究了两种不同显微组织TC18合金的应力腐蚀性能,并采用扫描电镜对其断口形貌进行了分析。结果表明:棒材抗应力腐蚀性能优于锻件抗应力腐蚀性能,从强至弱的顺序为:棒材纵向、棒材横向、锻件横向。这与其组织形貌存在差异有关:棒材为等轴组织,锻件为网篮组织。锻件横向微观断口包括预制裂纹区、应力腐蚀开裂区和机械开裂区都有硬质的等轴和条状初晶α或夹杂物脱落而形成的空洞,或由于硬质相塑性较差难以与基体进行塑性变形协调而产生大量裂纹,断口形貌特征与其抗应力腐蚀性能较差一致。     

GH4133B合金模锻件裂纹成因及预防

叙述了 GH41 3 3 B合金航空模锻件轮缘表面裂纹的形态、形成原因和预防工艺措施。重点指出 ,一般涡轮盘模锻件轮缘表面产生裂纹的主要原因是模锻件用圆饼表面质量不好 ,存在裂纹源。预防措施主要是 :采用重锤击短时成型 ,确保模具预热温度在 3 5 0℃以上 ,严格控制模锻用圆饼质量     

60CrMnMo锻造轧辊脱肩原因分析

通过对60CrMnMo锻造轧辊脱肩样品的一系列分析,明确了其开裂原因。轧辊在生产过程中吊空冷时间长、晶界析出脆性碳化物、冷却速度快、体积变化大、淬火应力大,形成淬火裂纹并造成锻件开裂。     

激光选区熔化GH4099高温合金成形工艺及组织性能

研究分析了激光选区熔化(SLM)成形GH4099合金的显微组织、裂纹形貌及裂纹形成的原因,优化了成形工艺,并对比分析了SLM制备的固溶时效态试样和冷轧板试样的拉伸性能.结果 表明:SLM试样的显微组织呈现为生长取向不一致的细小晶粒,晶粒尺寸为50～ 100 μm;合金中低熔点元素在晶界处偏析并富集产生低熔点γ'相,在温度梯度大且存在较大热应力的成形过程中易产生孔洞和裂纹,裂纹呈短线状和针状,并沿晶界扩展,呈现明显的高温开裂特征.随着激光功率的增加,试样的孔隙率呈现先降低后增加的趋势,当激光功率为300 W、扫描速度为1060 mm/s、扫描间距为0.1mm、层厚为0.04 mm时,合金的显微组织最好,孔隙率最小达0.008％.固溶时效态SLM试样的室温抗拉强度可达998 MPa以上,700℃高温抗拉强度在880 MPa以上,900℃高温抗拉强度在336 MPa以上,室温和700℃高温抗拉强度优于冷轧板试样,900℃高温抗拉强度与冷轧板试样持平,但室温和900℃高温塑性、高温屈服强度较冷轧板试样略低.     

GH4099/GH3230异种高温合金焊接工艺性能研究

为了探究GH4099/GH3230异种高温合金焊接接头在工程应用中的可行性,通过数值模拟与试验两种方法对接头的焊接工艺性能进行研究。首先,建立了GH4099/GH3230异种材料有限元模型,对焊接接头温度场、焊接过程的瞬时温度场以及热循环规律进行了分析;然后,采用TIG焊接方法对试板进行试验研究,验证所建立有限元模型的正确性和可靠性,并对接头的宏观形貌、微观组织和力学性能进行了检测分析。结果表明:随着时间变化熔池逐渐向前推移,熔池附近各点温度基本恒定,GH3230侧的高温区域面积大于GH4099侧。离焊缝中心1 mm及4 mm处各点温度变化规律基本一致,只是峰值温度出现的时间不同。在模拟焊接参数条件下,GH4099/GH3230异种高温合金焊接接头未见气孔、夹渣、裂纹等缺陷,组织较为致密,且力学性能优良。     

GH536高温合金焊接接头疲劳裂纹萌生与扩展原位试验研究

采用原位疲劳试验方法,实时观察了GH536焊接接头疲劳裂纹的萌生和扩展行为,从而揭示了GH536焊接接头疲劳裂纹的萌生和扩展机制:疲劳加载过程中,位错沿滑移带在晶界前沿塞积,晶界阻碍位错运动,裂纹沿滑移带开裂,萌生疲劳裂纹;疲劳裂纹扩展初期,受单滑移的交替作用,裂纹呈“Z”字型向前扩展,随后裂纹的扩展逐渐以主应力控制为主,垂直于加载方向、平直向前扩展;GH536合金焊接接头组织中的晶界和碳化物会阻碍疲劳裂纹的扩展。     

晶界氧化对GH4738高温合金疲劳裂纹扩展的作用

测定了GH4738合金在650、700、750及800℃空气环境下的疲劳裂纹扩展速率da/d N-ΔK曲线及疲劳裂纹扩展寿命a-N曲线,得出了温度对合金疲劳裂纹扩展的影响规律,并结合组织性能、疲劳特征、高温及室温下晶界氧化情况等分析了温度对合金疲劳裂纹扩展的影响。结果表明,随着温度升高,GH4738合金的疲劳裂纹扩展速率(FCGR)增加,合金的断裂方式由沿晶和穿晶混合型断裂向完全沿晶断裂转变;在初始应力强度因子幅度DK为40 MPa·m1/2、晶粒尺寸为30~40 mm时,合金的疲劳裂纹扩展寿命在650~700℃内显著下降,存在一个温度敏感区间,其原因并不是材料的组织和力学性能的变化,主要是高温下的氧化作用所致;O通过裂纹尖端、滑移带间接进入晶界或O直接渗入晶界的方式,与晶界处的活性元素Co、Ti、Al反应生成脆性氧化物,从而降低了晶界强度,使合金的抗疲劳性能显著下降。     

粉床型电子束3D打印纯钨及W-Nb合金的显微组织及开裂机制

采用粉床型电子束3D打印技术制备了纯钨及固溶强化型W-Nb合金,对两种钨基材料的显微组织和裂纹缺陷进行了分析。研究发现：二者均沿逐层累积的方向形成柱状晶,Nb元素的加入使柱状晶的平均尺寸由109.78μm降至25.10μm。纯钨并未发生明显的开裂现象,但是W-Nb合金内部存在少量沿晶界分布的微裂纹。从热应力累积和凝固过程两个方面分析了钨基材料开裂的原因,粉床型电子束3D打印过程包含了熔池的快速凝固-快速冷却-高温保温几个阶段,过程中纯钨及W-Nb合金均发生了回复与再结晶,使成形过程中累积的热应力得到一定的释放,缓解了热应力累积引起的开裂现象。W-Nb合金的开裂主要是由于凝固过程中液态金属无法短时间内在枝晶间进行充分流动补缩,形成大量沿晶界分布的纳米微缩孔,在微小的应力作用下就会造成合金沿晶界开裂。     

NiMnCo触媒合金热轧开裂分析

对NiMnCo触媒合金加工过程中存在的热轧开裂问题作了研究。结果表明 :NiMnCo合金的热轧开裂为晶间断裂 ,裂纹沿晶界扩展。造成合金热塑性降低的原因是溶质 (杂质 )原子在晶界的偏析以及第二相夹杂物的存在。通过原材料处理及强化合金熔炼工艺可消除热轧裂纹的产生。     

热处理制度对GH4169G合金微观组织与蠕变性能的影响

对等温锻造GH4169G合金进行不同条件热处理和蠕变性能测试,研究热处理制度对合金组织与蠕变性能的影响。结果表明:经直接时效和标准热处理后,ITF-GH4169G合金中的δ相具有粒状或针状形态,其中,标准热处理期间合金中元素Fe和Cr富集于近晶界区域。与标准热处理合金相比,直接时效态合金在蠕变期间晶内发生位错的单取向或双取向滑移,可减缓应力集中、延迟裂纹的萌生与扩展。而标准热处理态合金中形成的针状δ相可削弱晶界的结合强度,并促使晶界处发生裂纹的萌生与扩展。     

制备工艺对GH4169合金组织结构与蠕变行为的影响

通过对等温锻造和热连轧工艺制备的GH4169合金进行蠕变性能测试和组织形貌观察,研究制备工艺对GH4169合金组织结构及蠕变行为的影响.结果表明:在热连轧期间,合金发生孪晶变形和位错滑移;与等温锻造相比,热连轧合金中的高密度位错具有形变强化的作用,可提高合金的蠕变抗力.在蠕变期间,等温锻造合金仅发生孪晶变形,而热连轧合金的变形机制是孪晶和位错滑移,其中,合金在热连轧期间形成的高密度位错可诱发蠕变位错发生单取向或多取向滑移,可减缓应力集中,抑制或延缓裂纹在晶界处萌生是使该合金具有较长蠕变寿命的主要原因.蠕变后期,裂纹在与应力轴垂直的晶界处萌生,并沿晶界扩展、发生解理断裂是2种工艺制备合金的蠕变断裂机制.     

某型发动机高压压气机叶片开裂原因分析

某发动机高压压气机GH150合金叶片在进行振动疲劳试验时发生开裂,为分析叶片开裂原因,对开裂叶片进行了外观检查、断口宏微观观察、能谱分析、显微组织检查和硬度测试.结果表明,叶片的断裂性质为弯曲振动疲劳.开裂叶片的显微组织和硬度均符合技术要求,叶片的开裂与原材料质量无关.三片叶片的开裂与叶身表面存在氧化缺陷、表面晶界弱化、加工质量不好以及在轧制过程中形成的微小裂纹等加工缺陷有关.缺陷起到疲劳源的作用,从而使叶片很快萌生裂纹并扩展.通过严格控制轧制工艺参数、表面抛磨时的工作液质量和磨料形状,有效的解决了叶片表面存在缺陷的问题,从而保证了叶片的质量.     

4140悬挂器磁粉探伤裂纹检验分析

材料4140悬挂器锻件经精加工后进行表面磁粉探伤,发现其端面有裂纹.为查明裂纹原因,对其进行解剖取样检验分析.结果表明:裂纹是在淬火或回火之前形成的,属于淬火组织应力引起的端部裂纹,裂纹大部分处于深色偏析条带中,表明深色偏析条带是裂纹形成原因之一,裂纹主要以沿晶扩展,并与深色偏析条带区中微量有害元素沿晶界析出有关.     

GH36合金低倍试片应力腐蚀裂纹

本文叙述了GH36合金锻件低倍试验面应力腐蚀——热应力扩展混合裂纹的特征、形成及扩展机制。为锻件低倍试验中防止误判提供重要依据。