应力时效对DD11单晶高温合金TCP相析出行为的影响

对完全热处理后的DD11镍基单晶高温合金分别进行了1 070℃、100 MPa应力时效和1 070℃无应力时效处理,分析了不同条件时效后拓扑密堆(TCP)相的析出行为。结果表明:在应力时效和无应力时效50h后,试验合金中均未析出TCP相,时效至100h时,在枝晶干区域均开始析出TCP相,且析出量随时效时间的延长而增加;在相同的时效时间内,应力时效后TCP相的析出量比无应力时效后的少,应力没有改变TCP相的化学成分和晶体结构,析出的TCP相均为μ相。     

透平叶片Fe-Ni基高温合金长期稳定性问题

本文阐述了透平叶片材料Fe-Ni基高温合金在使用过程中组织和性能的变化特征。认为限制合金使用寿命的主要因素是它的组织不稳定性。当使用温度超过某极限值时,组织内将发生γ′相的转化或析出片状的TCP相,从而使性能严重恶化。但只要能掌握TCP相析出的规律,就可以大胆选用Fe-Ni基高温合金作为透平叶片材料。     

新型单晶高温合金长期高温时效后的显微组织和高温拉伸性能

对一种新型单晶高温合金进行高温(1 100℃)时效,研究了不同时效时间(0,200,400,600,800,1 000h)对其显微组织和高温(1 100℃)拉伸性能的影响。结果表明:时效前后,该新型单晶高温合金的组织均主要由γ基体和γ′相组成;随着时效时间的延长,γ基体通道的宽度及γ′相的尺寸均增大;时效600h后,合金中析出与基体有明显取向关系的细针状TCP相,TCP相的析出量随着时效时间的延长而增加;单晶高温合金的高温屈服强度和抗拉强度均随着时效时间的延长而降低,断后伸长率和断面收缩率则先增大后减小;时效前后,单晶高温合金的拉伸断口均具有颈缩和韧窝特征,断裂机制均为韧窝断裂。     

预测高温合金中拓扑相(TCP)的新方法

以金属的电子空位理论为基础判断高温合金及耐热不锈钢中是否可能出现有害的拓扑相(TCP)的相计算方法已在实践中得到应用。但这些方法无论从理论或实际处理上都有进一步探讨和完善之处。本文在分析现有几种方案的理论基础上,比较了它们的实际效果并提出了新的计算设想和具体的处理方法。根据计算比较,新方案有较好的效果,与实际使用中合金出现TCP相的分析结果也比较吻合。     

铸态K480和DD407高温合金在长期时效过程中γ′相的稳定性

研究了两种典型铸态K480及DD407高温合金在870℃下经3 000 h时效过程中γ′相的稳定性,探讨γ′相的粗化机制。结果表明:K480合金和DD407合金经过长期时效后组织中均无TCP相析出,γ′相发生轻微粗化现象,合金组织稳定性良好,其中DD407合金中γ′相长大趋势大于K480合金的;随着时效时间的延长,K480合金中晶界逐渐变宽,碳化物沿晶界长大,最终连结成链状,并有成膜趋势;K480合金中γ′相长大符合二次方定律,而DD407合金的符合三次方定律;该两种合金γ′相长大方式分别为界面控制和扩散控制。     

耐热合金的设计与原子能炼铁

合金设计目前高强度合金含有大量的添加元素,这些元素在长期高温下使用要析出σ相和LaveS相等金属间化合物,降低合金的强度和韧性。研究相的计算方法是对γ′、碳化物及硼化物析出后的γ基体组成,组成元素的每个原子的平均电子空位数(?)_v用下式算出: 式中X_i是组成元素i的原子百分率,(N_v)_i是i元素的N_v,用如下值:     

700℃长时时效对LF2合金组织和高温拉伸性能的影响

研究了700℃长时时效对LF2合金组织及其高温拉伸性能的影响。结果表明:合金在700℃长时时效后存在γ′相、MC相、Laves相和σ相;γ′相呈小圆球状弥散分布于晶内,MC相和Laves相未聚集长大,σ相大量析出;MC相和Laves相对合金高温强度的影响很小;γ′相是使合金具有良好高温强度的重要析出相;σ相的大量析出是合金高温屈服强度下降的主要原因。     

Fe-Cu合金析出强化行为的价电子结构理论研究

运用固体与分子经验电子理论,建立Fe-Cu二元合金固态时效过程中基体及析出相的价电子结构模型,从电子层次揭示Fe-Cu合金强化机理。理论计算结果表明,合金中Cu原子与Fe原子通过化学键结合,其时效峰值处所形成的类B2结构亚稳相的最强和次强键的共价电子对数远高于合金基体α-Fe晶胞的最强和次强键,同时析出相各键的结合能也高于合金基体,这种较强的Fe-Cu键形成规则排列,使得Fe-Cu最强键上的共价电子对数增加,起到提高合金整体键强的作用。同时,高键能的Fe-Cu偏聚形成的析出相会增加位错运动的阻力,使合金的强度得到明显提高。利用EET理论预测Fe-Cu析出强化结果与实测结果吻合良好,验证了该方法的有效性和可靠性。     

新型镍基高温合金长期时效后的组织稳定性及高温性能

利用扫描电镜研究了一种在Nimonic 263合金基础上开发的新型镍基高温合金在850℃长期时效后的组织稳定性及高温性能.结果表明:合金在850℃时效 4 000 h后,主要析出相为γ'相、MC和微量的M23C6;合金时效 4 000 h后未出现长条状的η相,没有发现脆化相δ相的析出,表明合金的组织是稳定的;新合金持久强度比原合金有明显提高.     

新型Ni-Co基高温合金的显微组织特点和析出相热力学计算

利用光学显微镜和扫描电镜观察新型Ni-Co基高温合金的铸态组织,采用JMatPro软件在平衡和非平衡凝固条件下对该合金进行热力学计算,研究了合金的相析出特点。结果表明：试验合金呈现枝晶形貌,偏析严重,主要组织为γ′相、η相、γ/γ′共晶组织以及MC碳化物。平衡凝固条件下,试验合金的主要析出相为γ′、η、μ、σ、碳化物以及硼化物;钛和铝含量增加导致γ′相析出量增加,析出温度升高;η相析出温度和析出量随钛含量增加呈线性增加。在非平衡凝固过程中,钛、钼元素富集在液相中,而铝、铬、钴和钨元素在液相中贫乏。     

热等静压对K17铸造高温合金σ相析出的影响

研究了热等静压对K17铸造高温合金中σ相析出的影响。结果表明:热等静压使疏松、孔洞闭合处以及枝晶轴、枝晶间、共晶心、共晶帽等处的元素和组织趋于均习化,从而抑制σ相的析出,并从电子空位数理论上得到了进一步的映证。     

一种700℃超超临界电站用新型高温合金力学性能及高温时效组织性能研究

通过拉伸试验、硬度试验、冲击试验和扫描电镜(SEM)等方法,研究了一种可能用于超超临界机组的新型Ni-Fe基高温合金在固溶状态下的力学性能及700℃高温短时时效后的组织与性能。结果表明,合金在700℃的强度较室温抗拉强度有一定程度降低,断后伸长率、断面收缩率则无明显下降;700℃高温时效初期,γ′强化相大量弥散析出,材料强度和硬度快速上升,伸长率和冲击吸收能量等指标大幅下降,之后趋于稳定,超过500 h后,随着γ′强化相的粗化和晶界处M23C6等碳化物相析出量增加,强度和硬度开始缓慢下降,塑性和韧性也有进一步缓慢下降的趋势。1 000 h以上长期时效后的合金性能稳定性有待进一步研究。     

复合添加稀土钕和铒的AZ91D镁合金显微组织与拉伸性能

采用光学显微镜、扫描电镜、能谱仪和电子万能试验机等研究了复合添加稀土元素钕和铒的AZ91D镁合金显微组织和拉伸性能。结果表明:在AZ91D合金中复合添加稀土钕和铒,并经420℃×8h固溶处理和165℃×10h人工时效处理后,合金组织明显被细化,形成大量的颗粒状稀土化合物和沿晶界分布的析出相;当加入质量分数0.8%钕和0.4%铒时,合金晶粒尺寸最小,晶粒内弥散分布的析出相颗粒也最多,沿晶界处形成了连续网络状的析出相,此时合金的室温和高温抗拉强度都达到最高值,分别为238MPa和182MPa,比单独加入质量分数0.4%铒时分别提高了30%和21%。     

高温长期时效对镍基单晶高温合金γ＇相形貌的影响

研究了长期时效对一种镍基单晶高温合金γ’相形貌的影响。结果表明：合金在950℃时效100h后，γ’相正方度略有下降，500h后γ’相开始沿不同的[100]方向长大。合金在1050℃时效looh后，γ’相开始沿不同的[100]方向长大，长大速度明显高于950℃时效。γ／γ’相界面能和弹性应变能的降低是γ’相长大的驱动力，γ’相按Ostwald熟化方式长大，即大的γ’相长大，小的γ’相溶解，高温长期时效过程中无有害相析出，表明合金的组织是稳定的。     

热喷涂TBCs涂层对高温合金组织结构影响的研究

针对热喷涂前后高温合金基体材料金相组织变化，以及喷涂热障涂层（英文缩写：TBCs）后合金基体材料在瞬时高温下的组织结构变化开展研究。结果表明热喷涂TBCs涂层过程中，高温合金基体材料组织没有明显结构变化；在1300K温度下，10min后的高温合金组织会形成枝晶状并析出二次γ相，而同等条件下，采用热喷涂TBCs涂层保护后的高温合金基体材料的组织没有发生明显的变化。     

Mg-12Gd-3Y-0.5Zr镁合金的显微组织、力学性能及时效析出相

通过光学显微镜、扫描电子显微镜、透射电镜、X射线衍射仪、高温拉伸试验机等对不同状态下Mg-12Gd-3Y-0.5Zr镁合金的显微组织、高温力学性能及时效析出相进行了分析。结果表明:该合金铸态组织由α-Mg固溶体、Mg5Gd析出相及α-Mg+Mg24Y5共晶体组成;挤压变形后合金的晶粒尺寸明显减小;合金挤压轧制板材在常温及150℃时有较高的抗拉强度,当温度进一步升高时强度下降较快;合金轧制板材时效析出相在高温(高于250℃)拉伸过程中没有发生相变,但在拉伸过程中会改变分布及形貌,使得变形抗力减小。     

时效温度对LF9合金组织与性能的影响

研究了在不同温度时效后LF9合金组织与性能的变化。结果表明：在相同保温时间下,随着时效温度的升高,合金的室温和高温拉伸强度均升高,塑性、冲击功均下降;时效后合金的主要析出相为γ＇、M23C6、MC相;主要强化相γ’的析出量随时效温度的升高而增加,当温度低于720℃时,γ’相析出量增加显著,温度高于720℃时,析出量的增...     

Ta对低铬高钨镍基单晶高温合金微观组织的影响

通过对3种不同Ru和Cr含量的低Cr高W镍基单晶铸造高温合金1100℃的时效和热处理组织观察与γ／γ’两相的成分分析,研究Ta对镍基单晶高温合金铸态微观的影响。结果表明：Ta不会改变镍基单晶高温合金中析出相的种类,但会强烈促进共晶γ’的形成。Ta改变了γ’的形貌,随Ta含量增加,γ’形状由圆形向方形转变。     

微量Ag对Al-5.3Cu-0.8Mg合金组织和耐热性能的影响

通过拉伸测试和透射电镜研究了Al-5，3Cu-0.8Mg合金中Ag的合金化作用，结果表明，合金中加入少量Ag元素后，改善了合金时效硬化特性，使合金高温力学性能得到较大提高，合金耐热性能提高原因在于Ag的加入改变了合金时效过程，析出了一种新的片状Ω相，Ag原子在{111}α面的层错中偏聚以及Ag和Mg的强烈作用形成的Ag-Mg-cluster对Cu原子的扩散作用，为Ω相形核提供了结构和成分条件。     

CuNiSiCr合金时效析出与再结晶的交互作用

研究了Cu-Ni-Si-Cr合金在时效过程中，析出与再结晶的交互作用及其对合金性能的影响，并借助扫描与透射电镜观察合金的组织变化。结果表明，在所研究的变形量范围内，形变后的时效中第2相析出发生在再结晶之前，析出相对合金的再结晶有阻碍或促进作用。在再结晶的形成和长大过程中，析出相在晶界前沿快速粗化或重新溶解，并在再结晶区域中重新析出，估算了在一定时效工艺下被溶解析出相的临界尺寸。