镍基高温合金的高温力学性能及微观组织分析

以第三代镍基高温合金FGH98为研究对象,通过实验对比了FGH98合金和前两代合金FGH95和FGH96的疲劳寿命和高温裂纹扩展速率,并研究了微观晶粒尺寸和最大载荷保持时间对FGH98合金疲劳抗性的影响。结果表明,粗晶粒FGH98合金的疲劳寿命更长、裂纹扩展速率更低;FGH98合金的高温裂纹扩展速率随着保载时间的延长而增加。     

镍基高温合金GH4049高温疲劳小裂纹扩展规律

对镍基高温合金GH4049在相同载荷、不同温度下疲劳小裂纹扩展规律进行了试验，利用复型技术和光学显微镜观测了裂纹尺寸演化全过程，发现小裂纹扩展速率的趋势是先快后慢，且温度升高，扩展速率反而下降。这与小裂纹的闭合效应有关，在700％小裂纹的氧化诱发闭合效应比650％时明显。     

铸造镍基高温合金M963的高温低周疲劳行为

对铸造镍基高温合金M963在900℃下的低周疲劳行为进行了研究,实验采取轴向总应变控制,应变速率分别为4×10-3 s-1和1×10-4 s-1.结果表明:在相同的总应变幅下,合金在低应变速率下具有较低的寿命,这归因于与时间相关的机制如氧化的损伤作用.疲劳断面以及纵向剖面的SEM分析表明,疲劳裂纹通常萌生于试样表面或亚表面的碳化物或铸造缺陷处.而当应变速率较低时,某些裂纹会在试样表面的枝晶间区域萌生.两种应变速率下疲劳裂纹开裂均呈穿晶形式.     

M38镍基高温合金高温低周疲劳性能及断裂机制

对铸造镍基高温合金M38在900 ℃下的低周疲劳行为进行了研究.采取轴向总应变控制,应变比为-1,应变速率为1×10-2 s-1.实验结果表明:M38在900 ℃下具有与IN738LC接近的疲劳性能.在高应变幅时,疲劳裂纹主要萌生在表面碳化物等应力集中处;在低应变幅时,氧化对裂纹的萌生起重要作用,疲劳裂纹主要萌生于与试样表面相连的易氧化的富Cr晶界处和富Ti的碳化物处.在所有应变幅下,疲劳裂纹均沿垂直应力轴的方向穿晶扩展.     

镍基高温合金疲劳裂纹急速扩展敏感温度及成因EI北大核心CSCD

对3种粉末高温合金FG4096、FGH4097和FGH4098,2种变形高温合金GH4720Li和GH4738等典型镍基高温合金,在550~800℃的宽温度范围内开展疲劳裂纹扩展实验,明确了合金在服役温度范围内的高温段存在疲劳裂纹急速扩展的敏感温度。综合考虑合金的高温组织演变和力学性能衰减对疲劳行为的影响,发现2者并非高温疲劳裂纹急剧扩展敏感温度存在的主因。不同温度下疲劳断口和裂纹扩展路径的对比以及氧化损伤分量的计算表明,高温下晶界氧化损伤是疲劳裂纹急剧扩展敏感温度存在的主要原因。采用分子动力学计算分析了不同温度下O对Ni和NiCr体系晶界强度的影响规律。通过实验和理论计算阐述了镍基高温合金疲劳裂纹扩展的高温敏感性现象和本质原因。     

一种镍基高温合金的低周疲劳性能

研究了一种镍基高温合金在不同温度下的低周疲劳性能,分析了疲劳断口。结果表明,该合金循环应力响应行为表现出对温度和外加总应变幅很强的依赖关系,不同的循环应力响应行为可归因于位错、强化相和合金元素间复杂的交互作用。合金疲劳寿命与温度、外加总应变幅、氧化损伤程度有关。疲劳断裂行为受外加应变幅和氧化影响很大。     

试验温度对镍基单晶高温合金裂纹扩展行为的影响

研究了DD6镍基单晶高温合金从530 ℃到850 ℃的疲劳裂纹稳定扩展行为。疲劳裂纹扩展试样沿[001]方向平行于受拉的加载轴。通过扫描电子显微镜研究疲劳裂纹扩展试验后的断口形貌,并根据形貌特点分为源区、预制裂纹区、稳定扩展区以及快速扩展区。通过电子背散射衍射技术研究垂直于断口的剖面塑性变形情况。通过透射电子显微镜观察断口附近位错机制随温度的变化。结果表明,受温度场、应力场以及暴露时间的作用,在650 ℃时发生氧化,且在650 ℃至760 ℃之间,由于γ′相的弱化,在γ与γ′相中形成大量连续的位错,导致合金氧化加剧,同时760 ℃下疲劳扩展寿命显著下降。     

涂覆Ni-Cr-Al-Y涂层的镍基高温合金热机械疲劳行为

分别采取大气等离子(APS)和高速火焰(HVOF)工艺制备Ni-Cr-Al-_Y涂层.对涂覆Ni-C卜Al-Y涂层的高温合金试样的热机械疲劳(TMF)行为进行了研究.结果表明:在相同应变幅下,2种涂层试样都是反相位热机械疲劳(OP TMF)寿命比同相位热机械疲劳(IP TMF)寿命短;在不同应变幅下,试样的热机械疲劳寿命与涂层的喷涂工艺相关.通过断I=I和纵向剖面图的观察分析表明,裂纹的萌生对试样的寿命有很大的影响.     

变形速率对ZGH3030镍基高温合金力学性能的影响

针对ZGH3030合金重熔浇铸力学试棒在800℃拉伸试验过程中拉伸强度低于标准值的现象,本实验采用型号为WDW-100试验机,对不同力学试棒通过设定不同的横梁位移速率和相同试棒拉伸过程中改变横梁位移速率,研究了横梁移动速率对ZGH3030合金强度的影响。结果表明,ZGH3030合金在800℃拉伸试验过程中,改变横梁位移测试条件,能够改变合金的抗拉强度值。因此,该方面的研究,有助于在以后类似铸造高温合金拉伸过程中,通过合理设定横梁位移速率,获得合适的抗拉强度值。     

晶粒尺度对镍基高温合金的高温失塑裂纹敏感性的影响

镍基高温合金FM-52M是被广泛应用于核电关键部件焊接结构的熔敷金属。但在厚壁管道焊接中,FM-52M的窄间隙填充焊缝具有明显的高温失塑裂纹(DDC)倾向。由于该类热裂纹缺陷的存在,将导致关键部件的焊接结构在核电严苛环境中服役时出现极大的安全隐患。目前在压力容器安全端等厚壁管道焊接制造中,仍无法完全避免该缺陷。针对该问题,提出了采用脉冲TIG焊细化FM-52M的焊缝微观结构改善材料的高温力学性能。通过基于Gleeble技术的单向拉伸试验(STF试验)对FM-52M填充焊缝的DDC裂纹敏感性进行评估,结果证实细化的微观组织提高了DDC裂纹的临界应变,增加了该熔敷金属的抗DDC性能。     

镍基高温合金高温塑性变形的流动应力变化及微观组织特征

在变形温度1000～1100℃、变形速率0.001～1 s-1、应变0.9条件下对镍基高温合金进行单轴压缩试验.采用EBSD研究了试样的显微结构,分析了合金在热变形过程中的真应力-真应变曲线中动态软化和应变硬化两个阶段的微观组织演变规律,包括晶粒尺寸、局部取向差及其相对迁移率的交互作用.对动态软化机制和应变硬化现象进行...     

中温轧制对新型镍基高温合金微观组织和高温力学性能的影响

本文采用EBSD、SEM、TEM和准静态高温拉伸试验研究了中温轧制变形量对新型镍基高温合金微观组织和高温(760 ℃)力学性能的影响。结果表明,中温轧制变形量对合金高温力学性能影响显著,相比于标准热处理(固溶处理+双级时效)合金试样的高温力学性能(σ_y=860 MPa,σ_uts=973 MPa和ε_f=3.5%),当中温轧制变形量为10%时,合金的σ_y提高了230 MPa,σ_uts提高了166 MPa,ε_f变化不明显,为4.1%;而当中温轧制变形量为80%时,合金的σ_y提高了190 MPa,σ_uts提高了165 MPa,ε_f大幅度增加,为22.5%,实现了合金高温强塑性匹配。760 ℃时合金强度和延伸率的提升是由于变形机制发生改变,随着变形量的增加,合金的主要变形机制由层错剪切向微孪生转变,微孪晶的形成既保证了合金的高温强度,又有利于延伸率的提高。     

镍基高温合金紧固螺栓的超声波探伤工艺

针对600~1 000MW发电厂超超临界火电机组采用的进口引进型镍基高温合金及马氏体不锈钢螺栓,按钢种及直径分类设计制作了专用试块,探头及螺栓模拟裂纹试块,并在此基础上建立了超声波探伤工艺方法。     

GH4049镍基高温合金疲劳—蠕变行为及变形结构研究

研究了ＧＨ４０４９镍基高温合金在７００℃,±０．４５％应变控制条件下的疲劳－蠕变行为。发现合金在循环初始阶段呈硬化趋势,随后呈软化趋势,利用透射电镜观察了合金在疲劳－蠕变不同阶段的形变结构,利用会聚束电子衍射技术研究了合金γ／γ相错配度在疲劳－蠕变中的变化规律,结果表明,γ／γ相的共格性在形变过程中未受到损失均匀形变区内,基体位错密度迅速增加,导致合金２形变初始硬化,随形变进行,形变带内γ相也发生     

一种镍基单晶高温合金870℃高周疲劳变形微观结构研究

摘 要：本文研究了一种镍基单晶高温合金在870℃℃时的高周疲劳性能及其变形组织结构。结果表明：该合金的疲劳寿命随着应力水平的升高而减小,870℃℃时光滑试样的疲劳强度为443MPa;利用透射电镜（TEM）观察疲劳循环试样的位错组态,发现在疲劳变形的初始和中期阶段,位错组态主要为界面位错,位错在基体通道中{111}面运动,并交互反应形成3维位错网络结构。当应力水平提高到550MPa以上时,在变形的末期,观察到高密度位错集中于位错滑移带及位错切入??r" 相现象。在循环应力和高温叠加作用下,基体通道中诱发析出大量圆形细小二次?r’? 相。二次?r"?相的析出有益于阻止基体位错的滑动,抑制位错切入?r"?相,有利于提高合金的疲劳强度。     

喷射成形镍基高温合金的显微组织特征

采用喷射成形技术制备了镍基高温全金沉积坯,对合金沉积态、热等静压态和热处理态的显微组织进行了观察,并对共热处理后的维氏硬度、拉伸性能及断裂组织特征进行了测试和分析结果表明喷射成形高温合金组织细小、均匀,呈现出黄型的快速凝固组织特征。合金具有良好的高温组织稳定性。适宜的热等静压和热处理可使材料具有良好的拉伸性能     

Incoloy 825镍基高温合金电子束焊工艺及接头组织与力学性能分析

采用电子束焊,对空冷器管箱Incoloy 825镍基高温合金进行对接焊试验. 通过对焊接接头的组织观察,并结合拉伸力学性能以及接头的冲击韧性等试验,分析镍基高温合金电子束焊接头的组织和力学性能. 结果表明, 采用电子束焊焊接镍基高温合金可以得到良好的焊接接头,焊缝区组织由大片等轴晶和少量柱状晶组成;焊缝区没有出现明显的元素烧损现象;焊缝、热影响区硬度达到母材硬度值;焊缝接头抗拉强度达到600 MPa,接近母材抗拉强度,接头断裂形式为韧性断裂;焊缝和热影响区的冲击吸收能量高于母材区,其中焊缝区的冲击吸收能量达到了262 J,冲击断口形貌为韧窝状.     

节钴抗热蚀镍基高温合金

本文针对引进的2.3万瓩工业燃机导向喷嘴用材N-155(含20％Co),研究设计了一个代N-155合金(GH23),其主要元素含量为Ni-26Cr-6W-4Mo-3Co。它可铸可锻,具有相当于N-155合金的强度水平,和优良的抗热腐蚀性能以及良好的综合工艺性能和组织稳定性,而GH23合金的钴含量比N—155合金降低85％左右。     

GH4413镍基高温合金液相扩散焊接头微观组织及性能研究

以BNi-2作为填充合金材料使用液相扩散焊对GH4413合金进行了连接,研究了在焊接温度为1 030 ℃和1 080 ℃,保温时间分别为30 min和60 min等不同焊接参数下GH4413镍基高温合金的接头微观组织、成分分布和显微硬度。扫描电镜(SEM)以及能谱分析结果表明,当焊接温度为1 080 ℃,保温时间为60 min时,钎缝组织中形成了性能良好的固溶体,并且随着焊接温度的升高和保温时间的增加,钎缝的宽度增加,钎料元素向母材中的扩散深度逐渐增加,在母材近缝区形成了金属间化合物。     

镍基铸造高温合金中合金元素的偏析规律

研究了用Ni-x二元相图来判断镍基铸造高温合金中合金元素x处于正偏析、负偏析或者基本不偏析状态以及偏析严重程度的可能性,并用实验验证了正确性。