热等静压温度和粉末粒度对Ti2AlNb合金组织与性能的影响

采用无坩埚感应熔炼超声气体雾化法制备了成分为Ti-22Al-24Nb-0.5Mo(原子分数, %)的预合金粉末,通过预合金粉末热等静压工艺制备了Ti₂AlNb粉末冶金合金。研究结果表明,热等静压温度显著影响Ti₂AlNb粉末冶金合金的显微组织,需严格控制。为了对比研究,选取了平均粒度分别为70 μm和200 μm的两种Ti₂AlNb预合金粉末,制备坯料并测试性能,探讨了粉末粒度的选取原则,分析了粉末粒度对Ti₂AlNb粉末冶金合金显微组织和力学性能的影响。研究结果表明,粉末粒度对合金室温拉伸强度无显著影响,但会对高温拉伸强度和高温持久寿命产生显著影响,由粗粉(平均粒度200 μm)制成的合金高温持久寿命较细粉(平均粒度70 μm)的降低大约40%。     

粉末冶金Ti_2AlNb合金的制备及持久寿命

采用无坩埚感应熔炼超声气体雾化法制备了成分为Ti-22Al-24Nb-0.5Mo(原子分数,%)的预合金粉末,通过包套热等静压工艺制备了粉末Ti2AlNb合金。研究结果显示热等静压温度显著影响粉末Ti2AlNb合金的冶金质量,需严格控制。对制备的粉末合金进行了热处理,分析了热处理制度对粉末Ti2AlNb合金相组成、显微组织、拉伸及高温持久寿命的影响,优选了粉末Ti2AlNb合金的热处理工艺。粉末Ti2AlNb合金高温持久寿命受多方面因素协同影响;时效温度较低时(800-850℃),随着时效温度的升高,次生O相板条宽度和长度增加、α2相体积分数减少,协同作用的结果是持久寿命增加;时效温度较高(850-900℃)时,次生O相尺寸、α2相体积分数变化不显著,B2相体积分数增加及α2相尺寸的增大对持久寿命的提高起了关键作用。     

Ti55粉末合金的拉伸性能和薄壁筒体结构的成型

采用包套热等静压工艺制备了洁净Ti55粉末合金。根据Ti55预合金粉末的β转变温度选择了两个热等静压成型温度,分析了Ti55粉末合金对热等静压温度和后续的热处理制度的响应。结果表明:在940℃和970℃热等静压成型的粉末合金,其显微组织和拉伸性能的差别不大。考虑到在构件热等静压成型过程中存在温度/压力场分布不均匀引起的致密化波动效应,本文优选的热等静压温度为940℃。固溶时效热处理使粉末合金600℃的拉伸性能显著提高,其拉伸性能优于铸造合金,接近锻造合金的水平。有限元模拟仿真可辅助包套/模具设计,提高效率,是粉末冶金近净成型构件制备的有效计算仿真工具。应用有限元仿真辅助包套模具设计,采用热等静压工艺成型了Ti55粉末冶金薄壁筒体结构。     

单晶γ-TiAl合金微裂纹扩展行为的分子动力学模拟

为了从微观原子结构探索γ-Ti Al合金裂纹扩展的机理,研究了恒定加载速度下温度对γ-Ti Al合金中裂纹扩展的影响。采用分子动力学方法对单晶γ-Ti Al合金中预置微裂纹的扩展过程进行模拟,研究表明,室温下裂纹呈脆性解理扩展,中、高温时,裂纹在扩展过程中发射位错,裂尖钝化并伴有偏转;随温度的升高,微裂纹由脆性解理扩展向韧性扩展转化,裂纹扩展速率减慢,材料塑性增加;裂尖发射的位错堆积在边界附近,使得位错堆积处萌生空洞缺陷,随着加载的继续,空洞最终长大形成微裂纹,出现边界开裂的现象。     

热等静压对DD3单晶高温合金组织与性能的影响

选用两种热等静压工艺对DD3合金进行热等静压实验,研究了热等静压对DD3单晶高温合金组织与性能的影响.观察、分析了热等静压及完全热处理后组织,测试了经热等静压并热处理后合金的持久、蠕变及拉伸性能.结果表明:热等静压工艺可部分或完全消除DD3合金的铸造疏松或缩孔,但导致合金γ'强化相的回溶和不规则长大,热处理后γ'相粗大且立方化和规则性差,合金的中、高温持久和蠕变性能有所降低,对900℃拉伸性能无明显影响.     

镍基铸造高温合金热等静压处理的研究

就热等静压处理对镍基铸造高温合金的缺陷消除、组织和力学性能的改善作了研究。研究结果表明，通过热等静压处理后的合金，不仅可有效地消除合金中的缺陷（疏松和气孔），获得致密的合金，而且还可改善合金的显微组织，提高合金的持久、拉伸和疲劳性能，显著地减小性能分散度。     

长期时效对DZ406合金组织和力学性能的影响

研究了定向凝固镍基高温合金DZ406在900℃长期时效4000h过程中的组织与性能变化.结果表明,随着时效时间的增加,合金中γ'相粗化并筏状化;室温拉伸强度降低,塑性提高,但幅度不大;与热处理态合金980℃/260MPa条件下的持久寿命相比,1000h长期时效后的持久寿命几乎没变化,2000h长期时效后持久寿命下降约14％,3000h与4000h长期时效后的持久寿命降低约24％.DZ406合金经900℃,4000h长期时效处理后,仍具有较高的力学性能.     

脱气温度对Inconel718粉末热等静压制件性能的影响

原始颗粒边界(PPB)是粉末高温合金的主要缺陷之一,通过脱气试验,研究了采用150℃、350℃、600℃温度进行粉末脱气对于Inconel718粉末热等静压制件的组织和性能的影响。研究结果表明,PPB缺陷会显著降低合金塑性,不同温度脱气对制件的组织和性能有明显影响,采用350℃脱气有利于消除粉末原始颗粒边界缺陷,提高制件的拉伸塑性。     

TC4预合金粉末模壳热等静压成型技术

对TC4预合金粉末进行模壳热等静压成型,并对成型构件的尺寸收缩、合金的微观组织、室温拉伸性能,以及合金/模壳界面微观结构进行了分析。结果表明:采用TC4预合金粉末模壳热等静压技术实现了构件的完整成形,合金致密度达到98%,粉末在致密化过程中,沿构件的长度及宽度方向收缩较少,沿厚度方向收缩较大,中心部位收缩率达到30%;成型得到的合金为细小均匀的网篮组织,片层周围分布少量等轴α相;合金塑性为铸造TC4合金的1.5倍以上,拉伸性能完全达到甚至超过锻件水平;粉末模壳热等静压工艺中,TC4合金与模壳之间无明显的界面反应,在构件表面存在10μm左右的疏松层。     

高温合金粉末在包套装粉过程中的机理研究

高温合金粉末在进行热等静压前须装粉于包套中,并经过振实、加热、除气和封焊等过程。粉末的振实过程直接影响粉末在包套中的振实密度以及分布,进而影响热等静压后包套的成形形状。因此粉末的振实是热等静压包套形状控制的重要前提,该文以高温合金粉末为对象,研究其在装入包套的振实过程中的机理,分析粉末在装粉振实时,其处于圆形饼状包套中的分布和运动规律,探究粉末在钢包套中的装粉密度对其热等静压成形的影响,经过研究发现,在装粉振实过程中,振幅、振动频率以及包套形状对粉末振实密度的增加和分布有关键的影响。     

挤压变形和热处理工艺对FGH95合金γ′相析出的影响

γ′(Ni3(AlTi))相强化的镍基粉末高温合金(FGH95)采用热挤压工艺可以明显改善合金晶粒大小、γ′相尺寸、分布以及碎化夹杂物,是一种优良的热加工变形的成型工艺.本工作研究FGH95合金经热等静压 热挤压 热处理工艺处理后强化相γ′的析出行为,以及对合金力学性能的影响.实验结果表明:热等静压温度升高,中等尺寸γ′相平均尺寸增大.热挤压后,热等静压态中的γ′相尺寸发生长大,改变大、中、小γ′相的数量比例.固溶热处理后冷却速度明显影响γ′相尺寸变化,盐浴冷却增加中等尺寸γ′相数量,明显改善合金高温塑性.     

热等静压对喷射成形高温合金组织和性能的影响

研究了热等静压工艺对喷射成形Ｋ１７和ＧＨ７４２两种高温合金显微疏松和室温拉伸性能的影响。结果表明，热等静压处理可以闭合坯件内的疏松孔洞，提高合金致密度，进而提高合金的强度和塑性。     

TiAl合金粉末热等静压组织及其力学性能均匀性研究

目的 研究圆柱包套经热等静压后内部不同位置粉末TiAl合金的组织与力学性能,为后续复杂结构包套热等静压整体成形工艺优化提供参考.方法 将装填有Ti-47Al-2Cr-2Nb雾化粉末的不锈钢包套在1230℃/170 MPa/3.5 h条件下热等静压,利用扫描电子显微镜观察烧结后包套内不同区域的显微组织,利用显微硬度计测量...     

Al和Mo含量对热等静压制备的FeCrAlMo合金组织及拉伸性能的影响

FeCrAl合金由于具有良好的高温抗氧化性能和力学性能而广泛应用于高温和氧化性气氛环境。本研究通过粉末热等静压制备出Fe-22Cr-3Al-3Mo和Fe-22Cr-2Al-5Mo两种成分的合金,对粉末的显微组织、热等静压后两种成分合金的组织及拉伸性能进行对比分析,结果表明:Fe-22Cr-3Al-3Mo合金20℃时的强度和塑性都高于Fe-22Cr-2Al-5Mo合金,而500℃时的强度和塑性都低于Fe-22Cr-2Al-5Mo合金;Fe-22Cr-3Al-3Mo合金中析出相主要为分布在晶界及晶内的细小AlN相及少量粗大的富Cr相,Fe-22Cr-2Al-5Mo合金中析出相主要为大尺寸的富Cr碳氧化物;Al含量降低、Mo含量增加,晶界形成较多的大尺寸富Cr相,导致Fe-22Cr-2Al-5Mo合金在20℃时塑性较差。     

HfC颗粒增强NiAl基纳米复合材料的机械合金化与力学性能

球磨Ni,Al,Hf,C元素粉末反应合成NiAl-HfC复合材料,形成机制归结为机械碰撞诱发的双爆炸反应（Ni Al→NiAl △H;Hf C→HfC △H）。采用热压和热等静压工艺纳米粉末压制成较密实的块体材料,进而研究其微观组织与力学性能。结果表明反应球磨制备的NiAl-10FfC复合材料中强化相细小弥散;较大的颗粒（50－100nm）一般分布于晶界,恒应变速率压缩其室温至高温屈服强度均显著高于NiAl。且具备较好的高温塑性,材料的高温强度依赖于应变速率,变形受扩散机制控制。     

热处理对粉末冶金Inconel 718合金TIG焊接的组织和性能的影响

用真空感应熔炼惰性气体雾化法(Vacuum induction melting inert gas atomization, VIGA)制备预合金粉末,然后用热等静压(Hot isostatic pressing, HIP)工艺制备粉末冶金Inconel 718板材。用钨极惰性气体保护焊(Tungstun inert gas arc welding, TIG)将板材连接并进行焊后固溶时效、均匀化和热等静压处理。用SEM和EBSD表征焊接接头的组织并测试接头区域的显微硬度,研究了焊后热处理对接头显微组织和力学性能的影响。结果表明,母材为细小的等轴晶,晶粒尺寸约为28μm,拉伸强度接近对同牌号变形高温合金的要求。在粉末冶金Inconel 718合金的接头处未观察到宏观气孔和夹杂等焊接缺陷,热处理后接头的强度与母材的性能相当。均匀化处理后Laves相基本上溶解了,组织均匀、塑性明显提高;热等静压处理可消除焊接后板材的显微孔洞,使力学性能的稳定性提高。在拉伸过程中合金的焊接接头优先在Laves相与基体的界面产生微气孔,其聚集产生微裂纹并最终发生断裂。     

石墨烯增强镍基粉末高温合金复合材料的力学性能

采用湿混法将石墨烯纳米片分散到高温合金粉末中,并采用热等静压+热挤压+等温锻造+热处理的方法制备出FGH96镍基粉末高温合金。结果表明:石墨烯纳米片在高温合金中分散均匀,初步发现在后续的热工艺过程中并未发生变性;添加0.1%(质量分数)的石墨烯后,室温抗拉强度和屈服强度分别提高了58MPa和43MPa,塑性从21.0%提高到37.3%;650℃条件下抗拉强度和屈服强度分别提高了58MPa和28MPa,塑性从18.5%提高到26.5%。此外对石墨烯增强FGH96镍基高温合金力学性能的作用机制也进行了进一步分析。     

热等静压及恢复热处理工艺对DZ125蠕变损伤的影响

选用4种不同参数的热等静压及恢复热处理工艺对DZ125蠕变损伤试样进行显微组织演化的研究,并进行力学性能评价。结果表明:DZ125合金经预持久损伤实验后,显微组织出现了γ′相退化、蠕变孔洞形成等,但是碳化物没有出现由MC型向M_(23)C_6及M6C型分解。此外,热等静压的温度在孔洞愈合过程中作用显著,1200℃及1250℃温度下分别出现了γ′同心筏排结构及合金的初熔现象。同时,通过选取合适的热等静压参数,可以避免内部再结晶的产生。合理的热等静压及恢复热处理工艺可以改善蠕变损伤的显微组织,并使其显微硬度达到原始态水平,且持久寿命得到提高。     

热暴露对TiAl合金室温拉伸性能影响的研究进展

室温拉伸塑性是TiAl合金这类低损伤容限材料工程化应用必须考虑的重要指标之一。高温热暴露后TiAl合金的室温塑性显著降低,这不利于TiAl合金部件的应用可靠性。概述了高温热暴露对TiAl合金室温拉伸性能特别是室温拉伸塑性的影响,重点归纳了高温热暴露造成的表面性质变化对该合金室温塑性不利影响的可能机制,并提出了抑制热暴露所致室温塑性降低的可能途径。分析表明,热暴露导致TiAl合金室温拉伸塑性降低,是表面氧化致脆、表面残余应力以及环境潮气等因素综合作用的结果,其中表面氧化致脆是直接原因。改善基体的抗氧化性或者形成可抑制表面裂纹向基体扩展的有利组织,是保持TiAl合金高温使用后室温拉塑性水平的有效途径。     

时效制度对挤压+锻造工艺路线FGH95粉末高温合金组织和性能的影响

采用不同的时效制度处理热等静压+挤压+等温锻造工艺的FGH95合金,并对处理后合金的显微组织和力学性能进行了系统研究。结果表明,经过双级时效(870℃/1 h,AC+650℃/24 h,AC)和单级时效(760℃/10 h,AC)处理后,合金的晶粒度无明显差异,但γ′相的数量、尺寸及分布存在显著差异。相比于单级时效,双级时效可以更有效地促进晶内γ′相粗化,晶内γ′相平均直径达到78 nm,而单级时效为67 nm;同时,双级时效更有利于M 3B 2等晶间强化相的析出。二者的拉伸强度水平相当,但双级时效合金的持久寿命低于单级时效合金,而其持久塑性要优于单级时效合金。