GH742y合金凝固偏析行为

采用组织分析和差热分析相结合的方法系统研究GH742y合金的凝固偏析行为和铸态组织形成规律。GH742y合金枝晶偏析严重,组织析出复杂:Cr、Co、W、V和Al偏析于枝晶干,而Nb、Ti和Mo等元素在枝晶间的富集导致一次和二次γ′相、(γ γ′)共晶、MC碳化物、M6C碳化物、Laves相和δ相的析出;稀土元素La和Ce的偏析导致Ni5Ce相和富氧硫稀土相的枝晶间析出。相分计算表明,严重的元素偏析以及大量富Nb和Ti相的析出是σ相和μ相等有害TCP相析出的主要原因。GH742y合金的凝固顺序为:γ基体、MC碳化物、一次γ′相、(γ γ′)共晶、Laves相、Ni5Ce相和M6C碳化物。     

成分优化对617和740镍基合金铸态组织的影响

利用光学显微镜、扫描电镜和电子能谱仪研究了成分优化对617和740两种镍基合金铸态组织的影响。结果表明,经成分优化后617合金的枝晶间距变小,而740合金的枝晶间距变大。这是由于成分过冷导致的冷却速度发生变化所引起的;617成分优化前后主要正偏析元素的偏析指数变化不大,740中易偏析元素Nb、Si偏析明显减轻;617经成分优化后析出相仍为M6C,只是形态上更加弥散细小,且主要沿晶界析出,740经成分改进后G相明显减少,晶界碳化物析出增加;成分调整后导致的过冷度变化以及碳化物析出,使617和740改进型合金的晶粒均明显细化。     

镍基高温合金GH4282的凝固和偏析行为

采用差示扫描量热（DSC）分析、显微组织观察和热力学计算相结合的方法对镍基高温合金GH4282的凝固过程和元素偏析行为进行研究,得到了合金的凝固顺序以及元素偏析特征。结果表明,GH4282合金的凝固顺序为：γ基体、MC碳化物以及少量的硼化物。由DSC测得的合金GH4282合金的固-液相温度范围为1316~1367 ℃,MC、M6C型碳化物和γ′相的溶解温度分别为1338 ℃、1092 ℃和1003 ℃。热力学计算结果表明,GH4282合金在凝固过程C、B、Ti和Mo偏聚于枝晶间,Al偏析于枝晶干,Cr、Fe和Co几乎不发生偏析,这与铸态组织观察到的元素偏析特征是一致的。     

GH4151合金的凝固偏析行为及均匀化热处理研究

GH4151合金是一种承温能力高达800℃的新型涡轮盘用铸锻变形高温合金,该合金在凝固过程中元素偏析严重,主要偏析元素包括Nb、Mo和Ti等元素,同时合金中包含大量的C元素,在熔炼凝固后期由于残余液相中的元素富集,枝晶间会析出大量有害相,包括（γ-γ′）共晶,Laves相,η相和MC碳化物。实验通过研究C含量对各偏析元素的影响发现,增加C含量可减轻Nb元素在枝晶间的偏析,此外,随C含量的增加枝晶更发达,枝晶间区域减少。随后通过研究在1160～1210℃不同温度下的均匀化热处理对各枝晶间析出相的影响发现,（γ-γ′）共晶和Laves相的熔点约为1180℃,η相的熔点约为1200℃,MC碳化物的熔点超过1300℃;同时,发现1170℃/16 h+1200℃/8 h双步均匀化热处理不仅可以消除铸锭中的偏析,而且避免了低熔点相过烧而产生的孔洞,使坯料更加有利于后续开坯变形。     

7075铝合金激光-MIG复合焊接接头组织及性能的分析

对激光-MIG复合焊7075铝合金焊接接头的显微组织和显微硬度进行了研究。结果表明,焊缝为树枝晶组织,熔合区为柱状组织,热影响区及母材仍保持了轧制组织形态,并且发现焊缝内存在枝晶偏析,在熔合区和热影响区出现过烧现象,存在大量白色析出相。焊缝区内主要强化元素Zn的含量低于母材。透射电镜进一步观察发现,焊接接头各部分均有大量的沉淀强化相,焊缝和热影响区中的位错密度低于母材。显微硬度测试结果显示,焊缝区和热影响区的硬度低于母材。硬度降低的原因同显微组织、第二相颗粒、合金元素含量、位错密度及晶粒粗化有直接的关系。     

750℃时效后Inconel 740H焊接接头的显微组织及性能

采用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、显微硬度仪和冲击试验等研究了IN 740H焊接接头750℃时效后的显微组织、硬度和冲击韧性。结果表明：母材和焊缝的硬度随时效时间的延长先增大后减小。焊缝的冲击韧性在时效初期快速下降,之后下降速率减缓,最终趋于稳定。时效过程中,γ′相的长大与M₂₃C₆相的析出不仅会降低γ′相的体积分数,还会导致晶界附近形成γ′贫化区。晶内颗粒状γ′相是影响IN 740H焊接接头硬度变化的关键因素。焊缝冲击韧性的快速下降主要由晶界M₂₃C₆相的析出和粗化导致。焊缝晶界γ′贫化区的形成会加速晶界裂纹的扩展,也有害于其冲击韧性。     

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。     

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。     

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。     

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。     

高合金化GH4065镍基变形高温合金点状偏析研究

以真空感应熔炼+电渣重熔+真空自耗重熔三联冶炼GH4065高合金化镍基变形高温合金棒材(直径280 mm)为对象,系统研究了该合金点状偏析的低倍组织、元素分布、第二相及晶粒形貌,分析了典型溶质元素对点状偏析行为的影响,探讨点状偏析的形成规律与机制及控制思路。结果表明,GH4065合金点状偏析主要源于枝晶间富Ti、Nb等元素的熔体密度较小冲破枝晶臂流动形成的通道偏析;锻造后生成较多的板条状η相、块状M_3B_2型硼化物与MC型碳化物。热力学相计算亦证实了点状偏析区较正常组织区域更容易生成η相、M_3B_2和MC。热处理后,与正常组织区域相比,点状偏析中仍存在板条状η相,一次γ′相的尺寸和数量明显增加,二次γ′相尺寸和形貌基本相同但数量减少。分析发现,由于点状偏析区的成分变化使得γ′相回溶温度升高,导致锻造中粗大γ′相阻碍再结晶长大,点状偏析区晶粒尺寸小于正常组织区域。采取前道次冶炼精细化控制、释放电极残余应力、适度降低真空自耗重熔熔化速率、加强真空自耗重熔冷却等措施,可以有效降低点状偏析的形成倾向。     

一种铸造镍基高温合金在热处理过程中的相析出行为和拉伸性能（英文）

研究一种铸造镍基合金(IN617B合金)在固溶处理和长期时效处理过程中的相析出行为和拉伸性能。在铸态的组织中,Ti(C,N)、M6C和M23C6为主要析出相,而经过固溶处理后,除少量Ti(C,N)残余外,绝大部分碳化物固溶到基体中。在700°C长期时效过程中,合金中相的析出行为主要包括3个方面:(1)晶界处M23C6碳化物的形貌由膜状转变成颗粒状,同时由于界面能的降低和元素向晶界的扩散,颗粒碳化物逐渐粗化;(2)晶内棒状M23C6碳化物具有择优生长方向[110],并与基体γ之间存在共格关系;(3)γ?颗粒可以通过限制碳化物形成元素的扩散来阻碍晶内M23C6碳化物粗化。在时效5000 h后,合金的抗拉强度明显增加,而合金的塑性明显下降。该合金具有稳定的显微组织,从而保证其在长期时效过程中具有优异的拉伸性能。     

镍基合金的析出相及强化机制

用结构分析和性能测试方法,研究了2种镍基合金（617和625）的时效析出相及强化机制。结果表明：在760℃时效过程中,617和625合金均析出面心立方结构的M23C6碳化物和面心立方有序结构的γ′相,M23C6碳化物分布于晶界和晶内,γ′相分布于晶内。此外,625合金还析出体心四方结构的γ″相。2种合金的晶内析出相（M23C6和γ′）稳定性好,617合金的晶界析出相（M23C6）在760℃时效3000 h后聚集长大,仍为不连续分布,可阻碍晶界滑移;625合金的晶界相（γ″相）随760℃时效时间延长数量增多。M23C6作为时效态617合金的主要析出相,弥散分布于晶界和晶内,有利于析出强化,从而提高了617合金的强度和硬度。γ″相作为625合金中的强化相,γ″相与基体（γ）之间的点阵错配度大,共格应力导致的强化作用明显,导致时效态合金的高屈服强度和硬度。     

Inconel718合金电子束焊接头组织与缺陷分析

对Inconel718高温合金电子束焊焊缝及热影响区的气孔、微裂纹行为进行了分析。研究发现,由于焊缝金属中Ti、Al、B元素的偏析,生成γ/γ′以及Ni-B、(Ni、Cr)-Ni3B、Fe-FeB等低熔共晶,在焊接应力的作用下形成结晶裂纹。热影响区出现的液化裂纹起源于晶界处MC的不充分扩散溶解以及块状生成相的局部熔融造成溶质元素的富集。焊件焊面残留的油渍以及匙孔瞬态失衡是焊缝中形成气孔的主要因素。     

热加工过程中Ni基变形高温合金析出相的演变规律

变形高温合金在热加工过程中的相析出行为是影响合金抗拉强度的重要因素之一。本实验对GH4738合金在热加工过程中不同阶段的 MC,M23C6,γ′相三种析出相进行跟踪研究。析出相在热加工过程中不同阶段的表现：（1）合金坯料中的主要析出相为初生MC碳化物和初生γ′相。（2）合金经热变形后,初生MC碳化物发生部分分解并析出纳米级晶内次生MC碳化物和少量晶界次生M23C6碳化物,同时析出次生γ′相。（3）合金经热处理后,初生MC碳化物进一步分解直至完全溶解,进而纳米级晶内次生MC碳化物转变为大量酒瓶状晶内次级M23C6碳化物,同时γ′相接近于完全析出,但γ′相会有小幅度的长大。     

激光焊接异种钢组织及显微硬度分析

采用激光摆动焊接方法焊接异种钢,利用JMATPro软件计算了母材3Cr13,VG10的平衡相图,通过XRD,SEM,EPMA等技术分别对焊缝、熔合区、热影响区的相组成和显微组织进行了分析,测定了焊接接头的显微硬度分布. 试验结果表明,焊缝主要为α相和碳化物M₇C₃;从熔合线到焊缝中心,组织由平面晶逐渐变为胞状晶、胞状树枝晶、树枝状晶、柱状晶、等轴晶. 焊缝组织存在显微偏析,其中C,Cr元素在晶界富集,Fe元素在晶内富集,同时在晶界处有条棒状的M₇C₃析出. 熔合线附近的母材处有C迁移现象,其中3Cr13侧母材处有类针状马氏体组织产生,VG10侧熔合区存在非对流混合区,在该位置有块状、岛状组织嵌入母材,且在该组织上有片层状的碳化物生成. 熔合线两侧的母材硬度值最大,焊缝区硬度变化较小,热影响区硬度随着远离焊缝中心距离的增加而逐渐减少.     

熔体超温处理对GH742返回料凝固组织和力学性能的影响

采用熔体超温处理方法考察了熔体超温处理温度对GH742返回料凝固组织和力学性能的影响规律。结果表明：当熔体超温处理温度低于1550℃时,随熔体超温处理温度的升高,晶粒和枝晶组织显著细化,枝晶偏析和合金中N、O、S元素含量降低,然而,进一步升高至1600℃,晶粒和枝晶组织粗化、枝晶偏析增大、合金中N、O含量升高。熔体超温处理显著影响枝晶干γ′相特征,却对MC型碳化物影响较小。MC型碳化物形貌为棒状或块状,且随熔体超温处理温度升高无明显变化,但尺寸和面积分数均略微减小。枝晶干γ′相形态则随熔体超温处理升高由近球形向近立方状转变,尺寸呈现先增后减趋势。合适的熔体超温处理可显著提高返回料的室温拉伸强度,但对塑性无明显影响,其原因被归因于凝固组织的变化。     

Inconel 617镍基合金焊接接头热影响区组织和性能分析

采用钨极氩弧焊(TIG焊)对Inconel 617镍基合金(617合金)进行焊接,研究焊接热过程对接头热影响区(HAZ)组织和硬度的影响。采用光学显微镜(OM)和扫描电子显微镜(SEM)对接头的HAZ和母材(BM)的组织进行表征。结果表明:母材的基体为奥氏体,奥氏体晶粒大小不均匀。奥氏体晶粒内部和晶界间存在大量细小的M23C6碳化物。碳化物沿轧制方向呈带状分布。靠近母材的HAZ处奥氏体晶粒内部和晶界间M23C6碳化物粗化,在靠近熔合线的HAZ处奥氏体晶界处形成连续富Cr和Mo元素的片层状结构。对焊接接头进行维氏显微硬度测试,发现母材和HAZ的硬度值没有明显变化。实验结果表明:TIG焊过程对接头HAZ的性能影响不大,是一种适合617镍基合金的可靠的焊接方法。     

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。     

热处理过程中高铝Ni3Al基合金的组织转变研究

对铸态及固溶态高铝Ni3Al基合金进行不同温度的热处理,并用扫描电镜对合金的组织转变进行观察.结果表明:当热处理温度为1220℃时,随MC11碳化物转变在M23C6碳化物周围产生γ′包膜,造成枝晶干γ/γ′两相区及β-NiAl相的减小;枝晶间富集元素的扩散也可引起单相γ′区的扩大及β-NiAl相的减小,但作用较小;当热处理温度为1260℃时,单相γ′区发生回溶减小,借此造成β-NiAl相及γ/γ′两相区显著扩大.