钒微合金化对718合金中铌元素偏析行为的影响

利用金相显微镜、电子探针、能谱仪等分析了含钒元素（V）0.066%的718合金铸锭凝固组织,对其微观组织和析出相特征进行分析,研究其中易偏析铌元素（Nb）的分布状态及偏析规律。结果表明,V元素的微合金化使718合金铸锭枝晶组织得到细化,二次枝晶间距及Nb元素的偏析系数均有所降低;由于Nb元素主要分布在Laves相及碳化物中,通过对二者体积分数的定量表征,V元素的加入大大降低Laves相及碳化物的析出,体积分数降低;线扫描分析表明,距Laves相越远,Nb元素含量越低,而含V样品中,这种含量降低的趋势有所减缓。所有分析结果均表明,V元素的合金化改善了718合金中Nb元素的偏析状态,细化了枝晶组织,对降低718合金均匀化热处理难度、提高合金成分和组织均匀性有利。含V碳化物在凝固过程中成为异质形核点,减小了凝固形核的驱动力,使得二次枝晶间距变小,表现出更小的Laves相体积分数和较细的枝晶组织。     

高碳钢连铸方坯拉坯方向偏析C元素分布的时间序列波动特征

引入时间序列自回归移动平均模型法,从固有周期和阻尼率2个方面对高碳钢连铸方坯拉坯方向上偏析C元素含量分布的波动特征进行定量化分析。结果表明,固有周期和阻尼率可以定量描述C元素时间序列的固有波动特征(周期和极值)。强冷使柱状晶区C元素时间序列的平均固有周期和平均阻尼率均变小,对应波动程度增加,则偏析程度增大;同时使等轴晶区C元素时间序列的平均固有周期和平均阻尼率均变大,对应波动程度降低,则偏析程度降低。柱状晶区的周期和阻尼率分别主要受枝晶间距和温度梯度影响,而等轴晶区的周期和阻尼率分别主要受凝固过程液相流动(V形偏析)和局部冷却速率影响。本工作能为连铸坯拉坯方向元素分布均匀性的精细控制以及类似质量波动问题的定量分析提供新的理论参考。     

Haynes230合金铸锭的均匀化工艺研究

采用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)分析了Haynes230合金铸态和均匀化处理后的显微组织和元素偏析规律,并建立了偏析指数与均匀化处理参数的关系;通过粉末X射线衍射确定了铸态合金碳化物的类型.分析结果表明:铸态Haynes230合金存在着严重的枝晶偏析,在1200 ℃均匀化处理24 h后,合金的组织和成分达到均匀,枝晶偏析得以消除.     

ULCB钢焊接熔池凝固过程数值模拟

采用元胞自动机法建立ULCB钢焊接熔池凝固过程的宏微观耦合模型,模拟非均匀温度场下焊接熔池凝固过程的组织形貌演变和溶质场分布,分析不同形核参数和合金成分对焊接熔池枝晶形貌的影响。结果表明,熔池边缘形成柱状晶,熔池中心形成等轴晶,柱状晶和等轴晶相互抑制长大;枝晶生长过程中始终存在着枝晶偏析现象;形核密度和合金成分影响枝晶的形核和生长,随着形核密度和合金成分的增加,焊缝中等轴晶区域增加,晶粒细化。     

GH141合金的凝固偏析特性及均匀化处理

利用光学显微镜、扫描电镜及能谱分析仪分析了经真空感应+真空自耗冶炼的GH141合金自耗锭的铸态组织及凝固偏析特性,并研究了均匀化处理温度和时间对GH141合金微观组织、析出相、元素偏析情况的影响规律。结果表明,GH141合金铸锭存在明显枝晶偏析,Ti、Mo偏聚于枝晶间,Al、Co、Cr偏聚于枝晶干;枝晶间主要析出相为MC和M₆C+M₂₃C₆碳化物。在均匀化过程中,随着均匀化温度的升高和时间的延长,枝晶组织消除、碳化物回溶、偏析元素逐渐扩散均匀;经1190 ℃×48 h均匀化处理后,合金成分基本均匀,大部分碳化物已回溶。     

718Plus合金铸锭的元素偏析及均匀化工艺

采用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)和能谱仪(EDS)等研究了镍基718Plus合金铸锭的组织特点、元素偏析规律及均匀化过程中枝晶间低熔点偏析相的回溶情况.结果 表明:在合金非平衡凝固过程中,Nb和Mo为易偏析元素,在枝晶间形成γ+Laves的共晶相.合金经1150℃×48 h的均匀化工艺处理后,偏析元素扩散均匀,Laves相的回溶情况较为理想,实验结果与利用残余偏析指数6的计算结果基本一致.     

高温合金铸锭均匀化程度对开坯热变形的再结晶影响

利用OM,SEM和裂纹扩展速率测试等手段分析了GH4740H,GH4738,GH3625和690合金不同均匀化程度下的组织特征以及这些组织状态的热变形行为,系统研究了合金均匀化工艺因素与再结晶的关联规律.研究结果表明,合金均匀化需要兼顾枝晶偏析消除带来的热塑性改善以及晶粒长大和氧化加剧所导致的后续热变形时的塑性下降;合金未完全均匀化留下的残留枝晶间区域提供了再结晶形核位置,提高再结晶形核率.在相同热变形条件下,有残留枝晶组织的试样再结晶程度明显高于完全均匀化、无枝晶组织的试样.为此提出基于部分均匀化制度的高温合金均匀化开坯控制方法具有合理性.     

热处理对TB6合金铸锭偏析的影响

对热处理之后进行水冷与空冷的TB6合金铸锭进行了成分分析,对两种热处理所得结果进行分析,发现无论铸态还是空冷与水冷之后的试样,晶界偏析总比晶内严重,而且晶界处的成分分布很不均匀;Fe元素的偏析要比Al元素与V元素的偏析严重;空冷与水冷后的试样,各个元素分布较原始态的更加均匀,各测试点之间的差距减小;水冷之后的试样成分分布更理想,比空冷的效果好,水冷可以显著改善TB6合金铸锭偏析现象.     

静磁场对新型Co-Al-W基高温合金定向凝固组织的影响

以新型Co-Al-W基高温合金为基础,进行了外加静磁场下定向凝固实验,考察了不同磁场强度对凝固组织形貌和偏析的影响。结果显示:在抽拉速率为5μm/s时,施加纵向强磁场,诱发熔体流动,造成界面失稳,形成"斑状"偏析和游离碎晶;磁场不变(2 T),进一步增加抽拉速率时,边部的游离碎晶和"斑状"偏析组织减少,凝固界面变得平直;施加横向磁场时,诱发更强的界面前沿流动,偏析加剧,碎晶增多;增加偏析合金元素Ta时,偏析进一步加剧,造成过冷形核,诱发柱状晶向等轴晶转变(CET)。磁场下热电磁对流形成偏析,是造成CET的根本原因。     

铌在一种高合金化高温合金中的偏析与扩散行为

研究铌在一种高合金化镍基高温合金凝固过程中的偏析和均匀化过程中的扩散行为。铌严重偏析于枝晶间区域,其偏析系数高达4.30。许多富铌相,包括Laves相、δ相、（γ＋γ′）共晶、MC和M6C碳化物等在枝晶间析出。利用差热分析和在不同温度、时间的均匀化处理确定各种富铌相的溶解温度和枝晶偏析的消除程度。元素扩散计算表明：铌的扩散速率随着均匀化温度的提高而显著增加,从而有效地缩短均匀化时间。提出一种无初熔的三步均匀化制度,可以完全消除铌的枝晶偏析,获得均一的组织。     

显微偏析

<正>显微偏析一般指树枝晶偏析。树枝晶偏析是选择结晶的结果。由于选择结晶和溶质元素扩散不充分,构成了树枝晶晶轴与晶间成分的不均匀。先结晶的枝干比较纯,碳浓度较低,后结晶的枝间碳浓度偏高。硫、磷及其他合金元素在枝干和枝间的偏析情况大体与碳相仿。枝晶偏析含包括其他杂质元素和气体元素的偏析。一般来说,氧化物析出较早,多处于枝干,硫化物析出较     

ER50-6连铸小方坯枝晶偏析的热扩散动力学

研究了ER50-6焊线钢连铸小方坯的枝晶偏析及其在加热过程中的扩散动力学。应用电子探针观测和分析了ER50-6钢连铸坯断面边部和中心位置的枝晶偏析形貌,并通过高温加热试验分析了C、Mn元素的热扩散行为;最后借助扩散动力学方程讨论了高温加热制度对枝晶偏析的改善作用。试验结果表明,常规凝固条件下,ER50-6连铸坯中的C、Mn元素分布不均匀,锰元素在枝晶间富集,偏析现象明显;1 100 ℃保温36 min可以使C元素基本扩散均匀,但只能略微减轻锰元素的偏析,说明依靠连铸坯加热来减轻锰元素的偏析在实际生产中不可行。     

过热度对帘线钢连铸方坯碳偏析的影响

针对帘线钢生产过程中出现的质量波动问题,采用钻屑成分分析和低倍组织分析方法,研究了不同过热度对帘线钢连铸方坯横纵向碳偏析的影响。研究结果得出：（1）偏高过热度（34 ℃）比偏低过热度（29 ℃）,其对应的中心碳偏析程度更低,中心线位置碳元素质量分数的波动程度更小;（2）V形偏析带是造成铸坯中心线位置偏析指数纵向发生波动的直接原因,这也表明仅通过横断面来判定铸坯偏析情况的好坏存在局限性;（3）过热度越低,等轴晶比例越高,但同时由于能够抽吸到中心位置附近的高溶质液相量更大,中心位置的偏析程度及波动程度可能更大。因此,对于本厂所生产的帘线钢而言,采用偏高的过热度铸坯碳元素分布更为均匀,质量更为稳定。     

GCr15轴承钢大方坯宏观碳偏析的分析

对断面280 mm×325 mm的GCr15轴承钢进行了热酸浸实验与碳偏析检测,研究了碳偏析的低倍组织形貌,探讨了V型偏析的形成机理。结果表明,偏析在铸坯纵剖面上呈V型分布,且V型偏析仅分布于等轴晶区,凝固组织与偏析的形成有密切关系;同时碳元素在铸坯皮下呈负偏析,混晶区呈正偏析。     

镍基单晶高温合金凝固偏析的表征方法比较

分别采用金相、差热分析、枝晶干/枝晶间取点和随机点阵等方法,对一种含Ru镍基单晶高温合金的凝固偏析进行了表征。结果表明:通过金相和差热分析技术可以对凝固偏析进行定性地表征;同样,采用枝晶干/枝晶间取点法可以定量表征凝固偏析,但铸态组织的不均匀性会给结果带来较大误差;采用点阵法,可以随机地选择测试区域,并通过Scheil方程拟合分凝系数,由于测试过程中干扰因素较少,结果具有较高的可靠性;在凝固过程中,Re和W元素强烈地偏析于枝晶干,Al和Ta元素偏析于枝晶间,而Ru和Co元素偏析程度很低。     

Ti50Ni47Fe3合金的铸态及均匀化热处理显微组织

采用真空感应法熔炼制备了Ti50 Ni47 Fe3合金铸锭,对合金铸锭进行了均匀化热处理,运用金相显微镜,XRD,带有EDS的SEM等手段进行显微组织分析.结果表明,Ti50 Ni47 Fe3合金的铸态显微组织由内到外依次呈不规则胞状、柱状和细长等轴状,主要原因为冷却速度不同导致合金的晶粒形核和长大存在差异.均匀化热处理一定程度上能消除枝晶偏析,1000℃下均匀化12 h后,合金枝晶偏析和析出相显著减少.     

铜基偏晶合金的研究现状

铜基偏晶合金(Cu-Co、Cu-Fe、Cu-Cr等)具有优异的电、磁、力学等特性,受到国内外材料科学领域学者的广泛关注。在制备过程中,铜基偏晶合金由于发生液相分离行为并形成严重的偏析组织现象,被称为不混溶合金。过去的研究主要集中于寻求使铜基偏晶合金组织均匀的制备方法,然而近期研究表明,偏析组织异质结构的强度-韧性协同作用有利于提高材料的韧性,这为铜基偏晶合金的进一步发展提供了新思路。本文综述了目前国内外对铜基偏晶合金的液相分离和偏析组织形成机理的理论研究成果(包括液相分离组织结构演变、液相分离热力学以及第二相液滴形核生长动力学研究),归纳了目前主流的改善偏析组织方法(包括微合金化法、快速凝固法和激光成形法),阐述了铜基偏晶合金因液相分离特性产生的双相复合微观组织结构的强度-韧性协同作用,最后对铜基偏晶合金未来的研究发展方向进行了展望。     

冷却速率对Mg-Gd-Y-Zr合金凝固组织的影响

通过改变凝固过程中的冷却速率,研究了冷却速率对Mg-Gd-Y-Zr合金凝固组织与成分微观偏析的影响.随冷却速率提高,合金组织明显细化,初生相形貌由粗大等轴枝晶逐渐向细小树枝晶转变,合金凝固过程中形核率增加,合金晶粒尺寸逐渐减小;冷却速率的提高可以降低溶质元素的扩散速率,从而增加合金元素在枝晶干中的固溶度,减轻凝固过程中合金元素Gd与Y的微观偏析,同时使凝固过程中形成的共晶减少,共晶组织分布更加弥散、均匀.     

定向凝固Ti-46Al-8Nb合金的微观组织演变与微观偏析(英文)

在3～70μm/s的生长速度范围内对Ti-46Al-8Nb(摩尔分数,%)合金进行定向凝固实验,研究其微观组织演变和微观偏析形式。在该生长速度范围内,固-液界面表现为规则的枝晶生长,一次枝晶间距随着生长速度的加快而逐渐减小。在定向凝固过程中观察到典型的L+β→α包晶反应,最终得到具有α2/γ层片和B2相的微观组织。在各个晶粒中,层片与β相枝晶初始生长方向呈0°或45°。包晶反应导致严重的成分偏析,在凝固过程中,铝富集在枝晶间,铌富集在枝晶心部。随着α相的形核和生长,铌的偏析程度逐渐增大,从而促进B2相的析出,而富集在枝晶间的铝在包晶反应发生后逐渐变得均匀、一致。     

均匀化温度对K4169合金显微组织和持久性能的影响

研究了两种均匀化温度下的热处理对K4169合金显微组织、Nb偏析和持久性能的影响。结果表明,随着均匀化温度的提高,合金中Laves的体积分数逐渐降低。1120℃时,Nb元素仍强烈偏析于枝晶间;当温度升高至1160℃时,Nb元素的偏析程度得到显著改善。经固溶和时效处理后,δ相分别主要以魏氏组织和颗粒状析出,1160℃处理试样中γ′′相的体积分数较大。650℃/620 MPa持久性能测试结果表明,持久寿命随均匀化温度的提高显著增加,但延伸率有所降低。持久断裂类型由穿晶韧性断裂变为沿晶-穿晶复合脆性断裂。