电磁辅助激光成形修复GH4169合金Laves相分析

利用电磁搅拌辅助激光成形技术修复带有V形槽缺陷的GH4169高温合金,通过改变磁场电流强度比较了修复区Laves相形貌与体积分数,并测量了枝晶间、枝晶干Nb元素含量,研究了磁场电流大小与元素偏析和材料硬度之间的关系。实验研究结果表明：电磁搅拌作用下Laves相的形貌发生了明显改变,由连续网状分布逐渐变为短蠕虫状和颗粒状,Laves相的体积分数有所减小;枝晶干g基体Nb元素的含量随着搅拌磁场的增大而增加,当磁场电流为60A时,Nb元素的平均含量达到3.72 wt.%,较未施加电磁搅拌的试样增加了0.33wt.%。硬度测试显示电磁搅拌作用显著提高了修复试样的显微硬度,这与Nb等合金元素在枝晶干基体g相中固溶度的提高有关。分析认为,电磁搅拌促进了垂直于枝晶生长方向熔池液态金属的流动,促进了溶质元素的均匀分布,使枝晶臂的生长更发达,共晶组织分布更均匀。     

激光熔覆修复技术研究进展

介绍了激光熔覆修复技术的应用概况,并对激光熔覆修复工艺、激光熔覆专用铁基粉末进行了分析和综述,指出了激光熔覆修复的发展方向。     

冷轧对GH4169合金组织与性能的影响

采用X射线衍射技术及透射电子显微镜研究了冷轧变形道次及不同变形量对GH4169合金中金属间化合物γ″相和δ相的分布，形貌，数量及性能的影响，结果表明：随着变形程度的增加，析出相由晶内和和晶界析出逐渐转变到形变带及位错墙处析出，γ″相的尺寸逐渐减小，γ″、δ相的析出含量以及材料的强度逐渐增加，双道次冷轧变形提高了δ相的含量，但降低了γ″相的析出量和材料的强度。     

激光熔化沉积修复GH4169合金的组织与拉伸性能

通过激光熔化同步输送的GH4169合金粉末,在锻态GH4169合金基板上沉积出薄壁试样,分析了GH4169合金的微观组织、相组成,测试了拉伸性能。结果表明,所制备试样的沉积层和界面组织致密、无缺陷;激光沉积态组织为沿沉积高度方向生长的柱状枝晶组织,沉积态组织经过直接时效(DA)或固溶+时效(STA)处理后,枝晶间Laves相含量基本没有变化,经过均匀化+固溶+时效(HSTA)处理后,组织向等轴晶转变,Laves相含量减少;试样经过STA处理后,抗拉强度最高,达到锻态的84.5%,断后伸长率为锻态的96.7%,原始沉积态试样断后伸长率最高,高于锻态101.7%。     

激光熔覆Stellite硬面合金扫描速度对相组织和耐磨性的影响

本文报导应用横流式连续CO_2激光器,采用不同激光扫描速度,对熔覆Stellite 12钴基硬面合金的合金层的相组成、微观组织结构对耐磨性和显微硬度影响的研究结果。表明:(1)激光熔覆合金层是由过饱和的γ(Co,Cr)基体相和复杂的六方M_7C_3碳化物相所组成(2)在其他参数不变的情况下,随激光扫描速度的提高,γ(Co,Cr)基体相过饱和度增大,而析出的碳化物含量减少,因而合金层的硬度升高,耐磨性有所下降;而降低激光的扫描速度,碳化物M_7C_3析出增加,有利于提高合金层的耐磨性、因此碳化物M_7C_3析出量是提高耐磨性的主要因素,而增加基体相γ(Co,Cr)的过饱和度则是硬度提高的主要因素     

激光熔覆镍基粉末涂层的研究

分析了激光熔覆表面处理技术对镍基自熔性合金粉末材料性能的要求，研究了合金粉末的化学成分、微观组织及熔覆层的性能，并对涂层的耐磨性进行了分析。     

不同热处理工艺对GH4169合金组织及性能的影响

研究了3种不同热处理工艺对GH4169合金组织和性能的影响。结果表明,3种热处理对晶粒大小没有明显影响,而主要改变δ相的析出量以及分布。通过HST处理后在晶界以及晶内可获得较多的δ相;通过DA处理的组织晶界处较平滑,几乎没有δ相析出;而通过ST处理的δ相主要析出于晶界,数量介于两者之间。在650℃,725MPa的蠕变条件下,通过DA处理可获得更长的蠕变寿命和断裂延伸率,而ST处理后的合金寿命最短。对合金蠕变后的试样观察发现:δ相的数量、分布对合金蠕变性能有着重要的影响。     

超塑成形对GH4169合金激光焊接组织的影响

采用激光连接/超塑成形组合技术制造了GH4169合金三层板结构件,研究了超塑成形(温度965℃,成形时间130min)对GH4169高温合金激光焊接组织的影响.试验结果表明:GH4169高温合金激光焊接组织主要由树枝晶构成,枝晶间中有Nb元素偏聚现象,即形成了一种金属间化合物Laves相;焊接组织在超塑成形后,焊缝中心出现了粗大的等轴晶粒,熔合线附近的柱状晶粒变得粗大,成形后大部分Laves相转变为δ相,但仍有少部分Laves相保留了下来;成形后焊缝的维氏硬度明显提高,由成形前的331.63HV0.1提高到391.74HV0.1,接近成形后母材的硬度415.63.超塑成形对GH4169高温合金激光焊接组织有明显的改善作用.     

GH710表面激光熔覆NiCrMoNb组织及耐磨性

为修复某航空叶片损伤,应用CO2激光器进行了GH710表面熔覆NiCrMoNb。分析了熔覆层金相组织,测试了熔覆层显微硬度及其在大气环境室温下的干滑动磨擦磨损性能。结果表明:熔覆层和基体呈现良好的冶金结合,白亮结合带宽度为10~20μm;熔覆层组织由粗大疏松的柱状晶过渡为细小、致密的枝晶,在熔覆区最外层基本为网状晶格。柱状晶晶轴与熔合线接近垂直,其宽度能够达到8~12μm,轴向长度达到50~60μm。网状晶面积大约在2μm×5μm~4μm×8μm之间;熔覆层、结合带、基体硬度成明显的阶梯状分布。熔覆层显微硬度最高达到450 HV,比基体高出40%~50%;熔覆层的磨损量大约为基体磨损量的50%~55%,以磨粒磨损为主,黏着磨损为辅。     

激光熔覆MoSi2粉末涂层的组织结构和性能

用XRD、SEM、EDAX和显微硬度仪研究了 4 5钢基体激光熔覆MoSi2 粉末涂层的组织结构和硬度。结果表明 ,由于基体的稀释作用 ,涂层的相组成为FeMoSi、Fe2 Si和少量的Mo5Si3 。涂层组织呈现典型的细小枝晶组织特征 ,枝晶为FeMoSi领先相 ,枝晶间为FeMoSi和Fe2 Si两相共晶 ,组织中无孔隙和裂纹等缺陷。Mo、Si、Fe线扫描成分分析表明 ,这些元素都分布在涂层 基体界面处 ,且缓慢过渡 ,基体与涂层发生互扩散 ,为冶金结合。涂层硬度可达 84 5HV0 5 ,基体硬度为 180HV0 5 ,涂层硬度比基体高 3 7倍。从涂层到基体硬度逐渐降低 ,过渡区比较缓和。     

GH4169、GH4169plus和GH4738高温合金组织稳定性

为了获得不同沉淀硬化相作用的高温合金在高温长期时效过程中的组织稳定性的对比规律,对3种应用最为广泛的高温合金GH4169、GH4169plus、GH4738经720℃时效后的显微组织和硬度变化进行了对比分析。结果表明,合金的组织稳定性与晶界相和弥散强化相有关,晶界碳化物较晶界δ相稳定,γ'相较γ″相有更好的稳定性,但同为γ'相,组织稳定性还与其和基体的错配度有关。对比3种合金,随时效时间的延长,GH4169plus合金的稳定性稍次于GH4738合金,但要优于GH4169合金。     

GH4169合金件真空时效过程数值模拟

以VR6072型真空热处理炉为例,建立了一个二维真空热处理炉非线性有限元模型,该模型考虑了辐射传热和材料热物性随温度变化等非线性因素的影响.利用有限元软件MSC.Marc对GH4169合金件真空时效过程中的瞬态温度场变化进行了模拟计算,预测了工件真空热处理过程加热滞后时间,对整个温度场变化过程进行了试验测量,模拟结果和试验结果吻合较好,为真空热处理虚拟生产和工艺参数优化提供了理论依据.     

长期时效对GH4169合金动态拉伸变形行为的影响

研究了长期时效对GH4169合金的显微组织和动态拉伸性能及变形行为的影响规律及机制.结果表明,应变速率为10¹—10² s^-1时,合金强度受时效时间影响显著,断裂延伸率随时效时间的延长呈降低趋势,在时效500 h后基本保持不变;高应变速率(10³ s^-1)条件下,长期时效对合金强度无明显影响,而断裂延伸率受时效时间的影响显著,长期时效造成的合金塑性劣化现象提前发生.高应变速率变形过程中,位错运动受阻来不及释放,在时效0—1000 h范围内,合金未出现强化相峰值尺寸效应,强度受时效时间的影响并不明显.长期时效后GH4169合金晶界δ相附近无析出带的产生,导致动态载荷下晶界塑性变形的协调能力降低,应变速率为10³ s^-1时,合金塑性在短时间时效后迅速下降.     

时效处理对GH4169合金显微组织及高温拉伸变形行为的影响

研究了在900 ℃超温服役的试验条件下,时效时间对GH4169合金的显微组织形貌、显微硬度和高温拉伸性能的影响。结果表明:随着时效时间的延长,δ相先由晶界呈短棒状析出,然后以长针状覆盖整个晶粒。时效初期晶粒有长大现象,随着δ相沿晶界的不断析出,晶粒长大现象消失。900 ℃时效处理使得GH4169合金强化相发生溶解与转化,致使合金显微硬度从44 HRC急剧降至13.6 HRC,但后续保温时间的延长对显微硬度影响较小。δ相的析出对合金的高温力学性能有显著影响,适量的析出提高了合金的抗拉强度和高温塑性,大量析出则导致合金抗拉强度变低,高温塑性变差;不同时效处理后的合金高温拉伸均为典型的弹性-均匀塑性变形,变形断裂机制皆为微孔聚集型断裂。     

GH4169合金气体渗氮工艺研究

利用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、X射线衍射仪(XRD)、能谱仪(EDS)、显微硬度仪等分析手段,对GH4169合金的渗氮机理及长时间气体渗氮后渗氮层和基体组织、成分、性能进行了分析.结果表明,GH4169合金渗氮层深度和渗氮时间符合抛物线规律,长时间气体渗氮后渗层中会析出均匀细小的CrN(尺寸在纳米级)、Cr7C3相.渗氮层硬度达到1 268 HV0.05,渗氮层较脆,裂纹易沿原始γ相晶界萌生并扩展.     

A New Strategy for Restraining Dynamic Strain Aging in GH4169 Alloy During Tensile Deformation at High Temperature

The dynamic strain aging(DSA) behavior was investigated in GH4169 alloy during tensile deforming with electric-pulse current(EPC) at 750 ℃.The results show that DSA is restrained in the alloy when deformed with 40 Hz-EPC.The size ofγ " phase inner grains increases obviously and δ phase is facilitated to precipitate on grain boundary in the alloy applied with EPC,due to the promotion effect of EPC on the diffusion and segregation of atoms.Transmission electron microscopy(TEM)results indicate that...     

固溶温度对激光立体成形GH4169高温合金组织和性能的影响

研究激光立体成形GH4169高温合金固溶处理后的组织,分析了固溶过程中合金元素的均匀化,并对材料显微硬度的变化做了讨论。结果表明,随固溶温度的升高,材料的晶界越来越清晰,经1000-1170 °C固溶处理1 h后材料发生再结晶,当固溶处理温度高于1100 °C,有大量孪晶出现,晶粒相比沉积态显著细化,晶粒尺寸约200 μm。合金元素的均匀化在1100 °C保温1 h后基本完成。显微硬度测试结果显示,材料的显微硬度值随固溶温度的升高而降低,在固溶温度低于1100 °C时减小趋势较快,高于1100 °C时减小趋势减缓。显微硬度的变化与材料中g ′和g "相及d相的形态和数量有关。1100 °C是激光立体成形GH4169合金比较合适的固溶处理温度下限。     

GH4169 高温合金激光冲击强化层微观结构和微动疲劳行为研究

目的 提高GH4169镍基高温合金的微动疲劳寿命。方法 利用激光冲击强化（LSP）技术对GH4169高温合金榫试样进行表面强化处理并研究其微动疲劳性能。借助激光共聚焦显微镜（LCSM）、X射线衍射仪（XRD）、电子背散射衍射（EBSD）、显微硬度计、X射线应力分析仪、光学显微镜（OM）、扫描电子显微镜（SEM）及高频疲劳试验机,对激光冲击强化前后的GH4169高温合金的微观组织、硬度、残余应力、微动疲劳寿命、断口形貌和裂纹扩展情况进行分析。结果 激光冲击强化后表面硬度提高了17.3%,硬化层深度约为0.63 mm,表面残余压应力为331.5 MPa。经激光冲击强化后变形层中晶粒未发生明显细化,表明激光诱导冲击波主要引起GH4169高温合金中位错的形成而不是位错的运动。在20 kN峰值载荷下,尽管强化后的断裂机制没有发生明显的变化,但是强化后榫试样的微动疲劳寿命比未处理的试样提高了827%,裂纹从多疲劳源转变为单疲劳源,裂纹萌生位置从表面转移到距表面234 μm的次表面,激光冲击强化显著提升了GH4169的萌生抗力和扩展速率,扩展区域的疲劳条带间距从未处理的0.50 μm增加到了强化后的1.01 μm,这可能与残余应力的突变与松弛有关。结论 在激光冲击强化后获得硬化层和残余应力场共同影响下,GH4169高温合金榫试样的微动疲劳寿命得到了显著提升。