镍基高温合金U720Li的熔化和凝固过程原位观察

本文采用高温激光共聚焦显微镜（HT-CLSM）和差热分析（DTA）研究了U720Li镍基高温合金的熔化和凝固行为。HT-CLSM熔化过程原位观察表明,升温至1122 ℃时在部分(γ + γ′)共晶颗粒前沿发生了初熔,但温度超过1173 ℃时该熔池才开始迅速扩大;升温至1195 ℃时枝晶干处开始出现离散的斑点状熔池,且该熔池随温度的升高缓慢扩大;升温至1235 ℃时(γ + γ′)共晶开始熔化且随温度的升高该熔池向枝晶干迅速扩展,最终在1333 ℃枝晶完全熔化。HT-CLSM凝固过程原位观察表明,降温至1315 ℃时熔体开始形核凝固,并在1180 ℃左右凝固结束;固相转化速率随温度的降低先缓慢增加,再迅速增加到最大值,然后迅速降低并在凝固后期基本为零。DTA分析表明,铸锭中γ′相开始发生溶解的温度约为1047 ℃,铸锭完全熔化的温度约为1362 ℃。将HT-CLSM原位观察结果与本文及我们前期的DTA分析结果进行对比,发现前者的测试结果较后者低30 ℃左右。     

高温激光共聚焦显微镜在钢铁材料中研究进展

介绍了高温激光共聚焦显微镜的工作原理及主要功能,详细汇总了近年来高温激光共聚焦显微镜在钢铁冶金领域、材料研发领域、焊接领域的研究进展,包括钢液在高温熔融过程中夹杂物上浮、聚集、长大行为以及夹杂物聚集的动力学机制研究、相变行为等。利用高温激光共聚焦显微镜研究钢中典型珠光体、贝氏体和马氏体相变基本特征,探讨了不同尺寸粒子在高温对晶界的钉扎、溶解等行为,分析了当前应用过程中存在的主要问题,提出了相应的改进建议,并为后期高温激光共聚焦在钢铁材料领域的应用研究提供参考。     

铸造镍基高温合金IN792的凝固和偏析行为研究

采用等温凝固淬火试验(ISQ)与差热扫描量热(DSC)分析的方法对铸造镍基高温合金IN792的凝固过程和元素在固、液相中的分配进行研究,得到了合金的等温凝固组织、相析出顺序图、凝固特性曲线以及元素在不同温度下的偏析特性。ISQ结果表明:IN792合金的液相线温度为1328℃,开始析出MC碳化物的温度为1310℃,开始形成(γ+γ’)共晶的温度为1225℃,于1190℃开始析出二次γ’相。由DSC测得的合金宏观固相线温度(尚存体积分数5%残余液体)和由ISQ测得的微观固相线温度(终凝温度)分别为1250和1180℃,两者相差达70℃,这一温度范围往往是热裂缺陷形成的敏感区间。IN792合金在液相线下30℃范围内液体量锐减,析出了体积分数约85%的γ枝晶。1300～1270℃是合金枝晶间液体由连通转为断开的温度范围,它与铸件疏松形成密切相关。在1325～1190℃温度区间,IN792合金中元素W、Co分配系数大于1,倾向富集于枝晶干固相,为负偏析元素;Zr、Mo、Ti、Ta、Cr分配系数小于1,倾向富集于枝晶间液相,为正偏析元素;Al在凝固早期富集于液相而后来倾向于分布在枝晶干固相区,随着凝固温度降低逐步转变为负偏析元素。在1325～1210℃温度范围内,随着凝固温度降低,Al、Ni的分配系数升高,而Mo、Cr的分配系数降低。相反,在1210～1180℃温度区间,随着凝固温度降低,Ni、Al的分配系数降低,而Mo、Cr的则升高。     

扫描间距对选区激光熔化IN718合金微观组织的影响

通过选区激光熔化(SLM)技术制备了IN718合金,利用X射线显微镜、X射线衍射仪、扫描电镜和电子背散射衍射等技术分析了IN718合金的致密性、相组成和晶粒形态以及取向关系。结果表明:SLM成形IN718合金的物相组成为面心立方结构的γ-Ni相与体心四方结构的γ″相,晶粒沿构建方向呈柱状晶。当激光扫描间距为100 μm时合金的致密度达到最高,当激光扫描间距为90 μm时,合金沿构建方向形成强<001>织构。     

激光共聚焦显微镜在DC04表面形貌表征中的应用

冷轧汽车钢表面微观形貌对其冲压、涂装、储油、耐蚀等性能有着重要的影响。采用OLS5100激光共聚焦显微镜对3家不同钢厂生产的DC04表面形貌进行图形表征,并与扫描电镜采集的图像对比分析,同时采用激光共聚焦显微镜的参数表征对表面微观形貌的不均匀性、高度分布、光洁度等进行评估。检测结果表明：激光共聚焦显微镜采集的表面形貌图像三维形貌清晰,立体感强;A厂生产的DC04表面凹坑较大且分布不均匀,凸起处轧痕显著,而B、C厂生产的DC04表面凹坑数量多,表面微观几何形貌规则化程度更高,凸起处表面光滑,且与凹坑过渡平缓;3家钢厂DC04表面微观形貌不均匀性排序为A厂>B厂>C厂,而高度分布与光洁度的排序为A厂相似文献   

DZ68镍基高温合金的凝固偏析

利用硅-碳管炉制备凝固样品,采用金相显微镜观察DZ68合金的凝固过程,利用电子探针测定DZ68合金凝固过程中的元素含量,研究DZ68合金的凝固过程及合金元素、杂质元素的偏析行为.结果表明:DZ68合金的凝固过程主要在1 370～1 310 ℃内完成,合金的终凝温度介于1 180～1 200 ℃之间;DZ68合金中主元素W、Re、Ta、Al的偏析系数经测定分别为2.2、4.5、0.58和0.8,其中W和Re为强烈负偏析元素,Ta是强烈正偏析元素;有害杂质元素S、P、B和Si在枝晶间发生严重偏聚.热力学分析表明,这些偏聚的杂质元素在枝晶间可能形成Ni3P、Ni3S2和M3B2等低熔点化合物,从理论上解释了DZ68合金终凝温度降低的原因.     

一种镍基单晶合金的凝固行为

采用等温凝固方法研究了单晶镍基合金的凝固区间,利用DSC测试了合金的凝固曲线。结果表明:实验合金的液相线温度约为1380℃,固相线温度约为1310℃。合金的凝固顺序为:Lγ,L MC;γγ′;Lγ+MC。单晶合金的铸态组织中,W偏析于枝晶干,Ti、Cr、Mo和Ta偏析于枝晶间,偏析程度为:MoTiCrTa,Al和Co几乎不发生偏析。1314℃1382℃1361℃1325℃     

重熔扫描对激光选区熔化成形IN718孔隙缺陷的影响

激光选区熔化技术以其一体化制造特点和对于复杂零部件制造的优势,在航空工业领域受到广泛关注,然而孔隙缺陷在成形零件中始终不可避免,通常有未完全熔合缺陷、气孔和封闭匙孔三种。针对零件成形过程中形成的孔隙缺陷,探索三种不同重熔扫描策略的最优成形工艺参数,并对重熔消除孔隙的机理进行了分析。研究表明,使用高于初次扫描的功率进行重熔能够形成足够深度的熔池以消除熔道内部孔洞,且重熔工艺还能提高成形样件的塑性性能。     

Ru和Cr在一种无Re镍基单晶高温合金凝固过程中的作用

在一种高性能无Re镍基单晶高温合金中分别添加一定质量分数的Ru和Cr,通过DTA,OM,SEM和EPMA等分析方法,研究Ru添加以及Cr含量变化对无Re合金凝固特性的影响.结果表明,Ru添加会增加共晶面积分数,使铸态组织中析出富Ru相,富Ru相析出量随Ru和Cr的同时添加而大量增加;Ru添加能促进TCP相形成元素W向枝晶干偏聚,抑制Mo向枝晶间偏聚;Cr含量增加能降低W的偏析系数,但对Mo的偏析系数无明显影响;Ru和Cr会共同作用影响合金的凝固组织及偏析,从而影响合金热处理工艺的制定和合金的组织稳定性.     

高梯度快速定向凝固下DZ22高温合金的显微偏析

利用超高梯度快速定向凝固装置，对ＤＺ２２合金在快速定向凝固下的枝晶组织和显微偏析进行了研究。实验结果表明：快速定向凝固的一次枝晶间距和二次枝晶间距及冷却速率随凝固速率变化有一极值。在凝固速率８１５μｍ／ｓ时，枝晶间距（λ１，λ２）为最小，而冷却速率为最大。各元素显微偏析程度随冷却速率增大而减小。除Ｈｆ元素外，在最大冷却速率５４℃／ｓ（Ｒ＝８１５μｍ／ｓ）时，其余元素的偏析比均趋于１     

高温合金焊接接头动态拉伸变形断裂行为

借助扫描电子显微镜(SEM)的专用拉伸台,通过取自相同焊接接头疲劳试件的原位拉伸试验和疲劳试验,分析了高温合金焊接接头原位拉伸的动态断裂过程,讨论了原位拉伸断裂行为与疲劳断裂的关系。结果表明,高温合金熔化焊接接头强韧性良好,断裂前应变可达17．5％,具有明显的形变强化效应;焊缝断裂形貌与应力状态密切相关,在平面应力状态下,裂纹形成于熔合区晶内缺陷和晶界交汇处,以延性剪切型断裂为主,在应力集中的棱角处,易诱发穿晶脆断;焊缝熔合区的微观组织不均匀性和焊趾应力集中的联合作用将使焊接接头在疲劳试验过程中发生应变硬化,引发疲劳裂纹。     

Solidification behavior of Pt-containing 718Plus superalloy

Solidification behaviors of Pt-containing 718Plus superalloyswere studied by scanning electron microscopy (SEM), energy dispersive spectrum (EDS), differential scanning calorimetry (DSC) and simulation calculations. It is found that Pt increases solidification range and decreases solidus temperature of the alloy and precipitation temperature of Laves + γ eutectic phase since Pt enlarges the region of γ phase by increasing Nb solubility. In addition, Pt segregates to the interdendritic region and increases the segregation of Nb and Tiin the interdendriticregion due to the strong attractive interactions between Pt and Nb/Ti. As a result, Pt promotes the precipitation of the Laves + γ eutectic phase and η phase around eutectic phase. The increase of solidification range and segregation degrees of Nb and Al caused by Pt also promotes the precipitation and growth of γ’ + γ” phase around eutectic phase. These results provide experimental bases for understanding the mechanism of Pt in solidification behavior of superalloys.     

Quantitative evaluation of reheat cracking susceptibility by in situ observation and measurement using laser confocal microscope*

In the post-weld heat treatment process, the reheat cracking which might occur in the weldments of low-alloy steels has been a serious problem. So, it is considered to be important to predict the possibility of occurrence of reheat cracking in these steels. It is however recognized as a time-consuming procedure to evaluate quantitatively the susceptibility to this type of cracking. In the present study, a new quantitative evaluation method of reheat cracking susceptibility by in situ observation and measurement using a laser confocal microscope has been proposed. Through this new method, the reheat cracking susceptibility of any kind of steels can be evaluated with the same standard. Moreover, because the position of the initial crack can be focused and the critical ductility to initiate the crack is measured by in situ observation, the reheat cracking susceptibility can be evaluated using only one specimen. So the newly developed method can provide efficient quantitative assessment of the reheat cracking sensitivity with high accuracy.     

激光扫描焊接工艺对铝合金焊接气孔率的影响

以6061铝合金为研究对象,研究了激光扫描焊接过程中光束的扫描轨迹、扫描幅度与扫描频率对6061铝合金气孔产生的影响规律.结果表明,与激光非扫描焊接相比,采用光束垂直于焊缝、平行于焊缝和圆形运动3种不同轨迹的扫描方式均有利于抑制铝合金激光焊接气孔的产生,且以光束为圆形轨迹的扫描方式为最佳.光束的扫描幅度及扫描频率对气孔的产生也有重要的影响.采用光束为圆形轨迹的扫描方式,当扫描幅度大于0.65 mm、扫描频率在100~220 Hz范围内时,气孔率可控制在0.5%以内.气孔的产生与焊缝形状有关,减少焊缝深宽比有利于气孔的抑制.     

镍基高温合金GH4282的凝固和偏析行为

采用差示扫描量热（DSC）分析、显微组织观察和热力学计算相结合的方法对镍基高温合金GH4282的凝固过程和元素偏析行为进行研究,得到了合金的凝固顺序以及元素偏析特征。结果表明,GH4282合金的凝固顺序为：γ基体、MC碳化物以及少量的硼化物。由DSC测得的合金GH4282合金的固-液相温度范围为1316~1367 ℃,MC、M6C型碳化物和γ′相的溶解温度分别为1338 ℃、1092 ℃和1003 ℃。热力学计算结果表明,GH4282合金在凝固过程C、B、Ti和Mo偏聚于枝晶间,Al偏析于枝晶干,Cr、Fe和Co几乎不发生偏析,这与铸态组织观察到的元素偏析特征是一致的。     

Microstructure and properties of modified and conventional 718 alloys

Continuing the effort to redesign IN718 alloy in order to provide microstructural and mechanical stability beyond 650 ℃, IN718 alloy was modified by increasing the Al, P and 13 contents, and the microstructure and mechanical properties of the modified alloy were compared with those of the conventional alloy by SEM and TEM. The precipitation of the grain boundaries of the two alloys is different. The Cr-rich phase, Laves phase and α-Cr phase are easily observed in the modified alloy. The γ＂ and γ＇ phases in the modified alloy are precipitated in a ＂compact form＂. The tensile strengths of the modified alloy at room temperature and 680 ℃ are obviously higher than those of the conventional one. The impact energy of the modified alloy is only about half of that of the conventional alloy. Ageing at 680 ℃ up to 1000 h lowers the tensile properties and impact energy of both the conventional and modified 718 alloys, except increasing the ductility at 680 ℃. It is concluded that the modified alloy is more stable than the conventional one.