激光成形修复定向凝固DZ125镍基高温合金的组织研究

对铸造定向DZ125镍基高温合金进行单道多层的激光成形修复实验。通过光镜、扫描电镜及透射电镜对修复区进行微观组织观察,使用电子探针测定不同相及修复区枝晶干的成分。结果表明:通过激光成形修复的方法可以获得自原基材外延生长的细小定向γ柱状晶修复组织,仅在修复区顶部存在部分取向杂乱的等轴晶组织;相比铸造定向基材,沉积态修复区呈现快速外延定向凝固特征,导致修复区的成分偏析减轻,枝晶间MC型碳化物相比基材显著细化,呈块状或正八面体状,枝晶间同时分布有γ+γ′共晶组织;另外,在γ枝晶干分布着近100 nm的球形γ′相,且部分γ′相颗粒有相互连接的现象。总体上,修复区一次枝晶间距、碳化物及γ′相尺度比修复基材显著细化。     

激光立体成形K465高温合金的组织研究

采用激光立体成形技术制备了K465镍基高温合金试样,研究了晶粒、γ′强化相及碳化物等组织的特征及演化规律。结果表明:试样中心区域内晶粒粗大,顶部边缘区域晶粒细小;试样内枝晶呈现明显的沿沉积方向外延生长特点,在接近试样底部的部分,熔覆层顶部由于重熔不完全而出现转向枝晶区;熔覆层交界处的γ′相尺寸略大于层内的γ′相,枝晶间的γ′相尺寸略大于枝晶干上的γ′相;MC碳化物呈现多种形貌,底部存在分叉发达的花瓣状MC碳化物,中部有较多短棒状MC碳化物,顶部存在棒状和八面体状的MC碳化物。     

熔体保温时间对类K445合金组织及硬度的影响

采用真空熔炼工艺制备类K445高温合金,研究熔炼保温时间对其铸态组织及硬度的影响。结果表明,熔体保温时间对合金的相种类没有影响,合金均由树枝状γ基体、弥散分布于基体的γ′相、枝晶间的γ＋γ′共晶、γ′′相、MC碳化物、少量M3B2硼化物等强化相组成;但随熔体保温时间的延长,枝晶尺寸先减小后增大,MC碳化物含量先减少后增多,γ＋γ′共晶和γ＇＇相含量先增多后减少;同时合金的硬度呈先升高后降低的趋势;保温30 min时枝晶最细小、γ＋γ′共晶和γ′′含量最多、MC碳化物含量最少,且平均硬度达到最高值HB381。     

激光成形修复Inconel 625合金的工艺特性和组织研究

对激光成形修复Inconel 625合金的工艺特性以及不同区域的组织进行了研究。结果表明:激光成形修复Inconed625合金的工艺范围较宽;激光功率主要影响单道修复层的宽度;扫描速度对单道修复层的尺寸影响较为显著,而送粉率的影响较小。基材的相组成包括γ(Ni-Cr)基体相、大尺寸(约10μm)块状MC型碳化物(M为Nb和Ti)、沿晶界析出的小尺寸(约0.5μm)块状MC型碳化物以及不规则形状的Laves相。修复区组织为呈外延生长的柱状枝晶,相组成为γ基体相、沿枝晶界析出的Laves相以及少量MC型碳化物。层与层界面处Laves相析出急剧增加形成层间过渡区。     

激光沉积修复GH738合金时效热处理组织及性能

研究了双极时效热处理对激光沉积修复GH738合金显微组织及力学性能的影响。结果显示:沉积态显微组织为典型的外延柱状枝晶,枝晶间距约为10μm。经过时效处理后,修复区组织开始长大、合并。沉积态未发现γ′相,枝晶间存在立方状的MC型碳化物,枝晶干存在颗粒状M_23C_6型碳化物。经双级时效处理后,修复区析出γ′相:稳定化温度为820℃时,γ′相平均尺寸约为37 nm,碳化物在晶界处呈断续状析出。随着稳定化温度升高,γ′相及碳化物尺寸均有所增大,其中稳定化温度为840℃时,γ′相平均尺寸约为76 nm,碳化物呈项链状析出;稳定化温度为860℃时,γ′相平均尺寸无明显增大,部分γ′相发生明显粗化,尺寸达到150 nm,晶界处碳化物开始呈包膜状析出。力学性能测试结果显示:时效处理后试样抗拉强度明显提高,随着稳定化温度升高,抗拉强度先升高后降低,断后伸长率不断降低。     

固溶处理对K447A高温合金碳化物组织的影响

利用场发射扫描电镜分析了K447A合金在不同固溶+相同时效处理下碳化物的组织及析出行为。结果表明,铸态K447A合金中初生碳化物为MC型,呈块状、骨架状和汉字状,分布于枝晶间和晶界上;热处理后初生MC碳化物呈破碎状,表面形成一层γ'相包覆层,在热处理过程中,初生MC碳化物的成分发生变化,TaC、TiC、WC等初生碳化物发生了分解,HfC受影响程度最小;热处理后初生MC碳化物附近的枝晶间和残余共晶区域析出大量以HfC为主的细小弥散分布的颗粒状二次MC碳化物,1185 ℃固溶2 h+870 ℃时效20 h时,二次MC析出量最多。     

一种铸造镍基高温合金的凝固行为

M963合金的凝固顺序为：L→L γ→L （γ‘ MC） γ→（γ γ‘) （γ MC） γ→（γ γ‘） （γ MC） γ γ‘；凝固组织呈树枝状结构，由γ固溶体基体。γ‘析出组及分布在枝晶间区的骨架状MC碳化物和（γ＋γ‘）共晶组成；碳降低合金的液相线温度和（γ＋γ‘）共晶温度，提高MC碳化物的形成温度，增加MC碳化物的体积分数，降低（γ＋γ‘)共晶的体积分数；高熔点元素W和Co在枝晶干偏聚，Al,Ti,Nb,Cr和Mo在枝晶间偏聚。     

Formation Mechanisms of Hot Cracks in Laser Additive Repairing Single Crystal SuperalloysEI北大核心CSCD

以第二代单晶高温合金DD432为研究对象开展激光增材修复实验，利用实验与理论计算相结合的手段，分析和研究了单晶高温合金在激光增材修复过程中的热裂纹形成机制。结果表明，单晶修复区内热裂纹在大角度晶界处形成，裂纹两侧呈现显著应力集中，裂纹源区域分布大量MC型碳化物。热裂纹的形成取决于液膜的稳定性、应力集中及碳化物析出相的共同作用。液膜稳定性取决于枝晶凝并过冷度，并与相邻晶粒间的晶界角度密切相关。基于Rappaz枝晶凝固过冷理论，计算获得DD432单晶合金形成稳定液膜的最小晶界角为2.9°，即该合金热裂纹形成的临界角；大角度晶界处的枝晶凝并过冷度为395 K，远高于晶粒内部枝晶间液膜的过冷度(29.58 K)以及小角度晶界(3.6°)处的枝晶凝并过冷度(56 K)，大角度晶界为开裂提供了稳定液膜；沉积区内部的高水平应力集中驱动了热裂纹的萌生与扩展；MC型碳化物析出相通过“钉扎作用”抑制液相补缩及弱化与基体之间结合强度等作用进一步促进了热裂纹形成。     

激光沉积修复GH738合金时效热处理组织及性能研究

研究了双极时效热处理对激光沉积修复GH738合金显微组织及力学性能的影响。结果显示：沉积态显微组织为典型的外延柱状枝晶,枝晶间距为约10 μm。经过时效处理后,修复区组织开始长大、合并。沉积态未发现γ＇相,枝晶间存在立方状的MC型碳化物,枝晶干存在颗粒状M23C6型碳化物。经双级时效处理后,修复区析出γ＇相：稳定化温度为820℃时,γ＇相平均尺寸约为37nm,碳化物在晶界处呈断续状析出。随着稳定化温度升高,γ＇相及碳化物尺寸均有所增大,其中稳定化温度为840 ℃时,γ＇相平均尺寸约为76 nm,碳化物呈项链状析出;稳定化温度为860℃时,γ＇相平均尺寸无明显增大,部分γ＇相发生明显粗化,尺寸达到150 nm,晶界处碳化物开始呈包膜状析出。力学性能测试结果显示：时效处理后试样抗拉强度明显提高,随着稳定化温度升高,抗拉强度先升高后降低,断后伸长率不断降低。     

含铪高钨K416B镍基铸造高温合金的组织与蠕变行为

通过组织形貌观察和蠕变性能测试,研究了含铪高钨K416B镍基铸造合金的组织及蠕变机制。结果表明:合金铸态组织由γ基体、γ'相、MC和M6C型碳化物组成;其中,MC碳化物主要以链状和汉字型结构分别在晶界和枝晶间析出,而大块状M6C碳化物镶嵌在共晶处;蠕变期间,合金的变形机制是位错在基体中可沿不同方向发生滑移,且位错可绕过或剪切γ′相;蠕变后期,高密度位错在碳化物和晶界处塞积,产生应力集中,致使裂纹沿晶界和碳化物/共晶界面处萌生及扩展是合金的断裂机制。     

K418合金和42CrMo钢激光焊焊缝的微观组织

采用透射电镜及附带能谱(TEM-EDS)对K418高温合金涡轮盘和42CrMo合金钢转轴激光焊焊缝的微观组织进行了分析.结果表明:焊缝主要由树枝状非平衡凝固的FeCrNiC(γ)固溶体组成,此外,还有少量细小、弥散的Ni_3Alγ'相、Laves颗粒和少量MC碳化物分布在树枝晶之间区域;根据热动力学原理对形成这一组织特征的原因进行了简要讨论.     

激光沉积修复GH536/GH738合金的组织及力学性能

采用GH536合金粉末对GH738合金损伤试样进行激光沉积修复试验研究,通过正交试验法优化工艺参数,得到较小熔深、无缺陷的修复试样;测试分析了修复试样的显微组织、室温拉伸性能及显微硬度。结果表明:合金修复区为外延生长的柱状晶组织,修复区边缘柱状晶取向较一致,修复区中心柱状晶出现一定角度转向;合金修复区枝晶干上主要为富含Mo、Cr的M6C碳化物,晶界处出现少量细小的M23C6碳化物。相比于基体,合金热影响区中γ′相数量减少并呈粗化趋势,MC碳化物发生分解。激光沉积修复试样室温抗拉强度为GH738锻件的66.5%,高于GH536锻件强度;断后伸长率分别低于GH738锻件及GH536锻件的;修复区域的显微硬度分别低于GH738基体的显微硬度,高于GH536锻件的显微硬度。     

Microstructure and Mechanical Properties of Laser Welded Joints of DZ125L and IN718 Nickel Base Superalloys

The microstructure and mechanical properties of the laser welded joint of DZ125L and IN718 nickel base superalloys were investigated. The results show that the fusion zone (FZ) mainly consists of fine dendrite structure with fine γ′, Laves phases and MC carbides inhomogeneously distributed. The high welding temperature induces the partial dissolution of γ′ in the heat-affected zone (HAZ) of DZ125L and liquation of grain boundaries in both of the HAZs. After post-weld heat treatment (PWHT), fine γ″ and γ′ phases precipitate in the FZ, IN718 HAZ and IN718 base metal (BM), and fine γ′ precipitate in the γ channel of the HAZ and BM of DZ125L. With tensile testing, the joints after PWHT show higher strengths than that of the weaker DZ125L alloy. Plastic deformation mainly concentrates in the weaker DZ125L and the joint finally fails in the DZ125L BM.     

[例14]微等离子体电解氧化技术及在汽车零部件上的应用

激光成形修复ZL104合金的修复区组织由α-Al和α-Al+Si共晶组织构成,熔池底部组织由列状α-Al枝晶构成,中部和顶部组织由α-Al等轴晶和枝晶间α-Al+Si共晶组织构成,观察到的气泡多封存在熔池底部的α-Al列状枝晶层中。基体区组织由粗大的α-Al枝晶和α-Al+Si共晶构成,观察不到明显的热影响区。从修复区向基体区过渡,硬度值呈减小趋势。修复试样拉伸测试中,断裂均发生在铸件基体处,表明激光修复区的强度高于所修复的铸件材料。     

Thermal fatigue behavior of K465 superalloy

The thermal fatigue behavior of K465 superalloy was investigated at the peak temperature of 1050℃. By scanning electron microscopy （SEM） and optical microscopy, the main crack length was observed and measured. The initiation sites of the tested alloys are different in as-cast （named as K465） and solution heat treatment （named as SK465） conditions. In K465 alloy, most thermal fatigue cracks nucleate at （Nb,W,Ti）C carbides. In SK465 alloy, thermal fatigue cracks initiate in interdendritic regions, MC-type carbides and some interfaces. Thermal fatigue cracks propagate in transdendritic mode, and M6C-type carbides could retard thermal fatigue crack growth for SK465 superalloy.     

热等静压工艺对K4125镍基高温合金显微组织的影响

采用3组不同参数的热等静压(HIP)工艺对K4125镍基高温合金进行显微组织演变研究。结果表明,3种热等静压工艺制备的合金中Hf、Mo等在MC碳化物中的分布区域略有不同,Ta、Mo、Co、Cr、Ti及Al等为正偏析元素,W、Ni为负偏析元素,与其他元素相比较,Ni、Co、Cr偏析程度较小,提高热等静压温度及压力,各元素的偏析程度均有所降低,γ/γ′共晶组织含量逐渐减少,同时枝晶干γ′相的尺寸显著降低,但面积分数无明显变化。此外,3种热等静压合金均出现大块状MC碳化物碎化、二次MC碳化物析出及晶界细小碳化物形成等现象,提高热等静压温度及压力后,这种现象加剧,且碳化物中Ta、Ti含量降低,TaC、TiC的分解倾向增加。     

热挤压及热处理对镍基高温合金显微组织的影响(英文)

研究热挤压以及热处理对镍基高温合金FGH96原始颗粒边界(PPB)、γ′相、MC型碳化物及γ基体的影响。结果表明:PPB是由大的γ′相、MC型碳化物和少量的氧化物构成。可通过热挤压将γ′相尺寸由微米级细化到纳米级,并达到消除PPB的效果。热挤压态FGH96合金的晶粒长大激活能为402.6 kJ/mol,表明在低于γ′相完全溶解的温度时,晶粒长大受到γ′相的抑制。在稍高于γ′相完全溶解的温度时,MC型碳化物起到钉扎晶界的作用并阻碍晶粒异常长大。     

热等静压处理对K439B高温合金显微组织的影响

对K439B合金进行了1165 ℃/150 MPa,4 h热等静压处理,采用光学显微镜和扫描电镜对比研究了铸态和热等静压态K439B合金的显微组织。结果表明:铸态K439B合金存在0.25%的显微疏松,热等静压后显微疏松基本消除(0.013%)。与铸态相比,经过热等静压处理后合金中的γ/γ′共晶组织体积分数和尺寸减小,各元素分布更加均匀,凝固偏析系数均更接近1。铸态K439B合金枝晶干处γ′相尺寸和体积分数分别是116.9 nm和17.8%,枝晶间部位γ′相尺寸和体积分数分别为244.4 nm和24.9%。热等静压后合金枝晶干部位的γ′相尺寸及体积分数分别为148.0 nm和17.5%,枝晶间部位γ′相尺寸和体积分数分别为159.1 nm和22.8%。热等静压处理使合金枝晶干、枝晶间部位的γ′相尺寸、体积分数和形貌接近,同时γ′相分布变得均匀。