熔体超温处理对镍基单晶高温合金γ＇相的细化作用

采用光学显微镜、扫描电镜等方法研究了熔体超温处理对镍基单晶高温合金γ＇相的影响。结果表明,随熔体超温处理温度由1500℃升高至1640和1780℃时,一次枝晶间距由177μm分别减小至150和125μm;枝间Ti富集程度降低,W的偏析程度减小。枝晶干和枝晶间γ＇相尺寸均减小,枝间γ＇相由不规则转变成立方形,同时枝间与枝干区域γ-γ＇错配度减小。     

熔体超温处理对DD3镍基单晶高温合金凝固组织的影响

在保持固/液界面温度梯度不变的条件下,研究了不同熔体超温处理温度对DD3单晶高温合金凝固组织的影响,并利用DTA研究了合金熔体结构的变化.结果表明:合金熔体在1380-1650℃发生一系列的结构变化;当抽拉速率为50μm/s时,随熔体超温处理温度由1500℃升至1640和1780℃,合金一次枝晶间距由177μn分别减至150和125μm,枝干与枝间γ'相的尺寸减小,且枝间γ'相形貌变得规整.     

熔体过热时间对DD3单晶高温合金凝固组织的影响

在定向凝固固/液界面温度梯度及凝固速率保持恒定条件下,研究了熔体过热时间对Ni基DD3单晶高温合金凝固组织的影响.结果表明,当熔体超温处理温度为1640℃,过热时间由30 min增至60 min时,枝晶间距进一步减小,枝间γ′相更加细小且规整,在此温度过热90 min时,将导致凝固组织粗化.当熔体超温处理温度为1780℃,随过热时间由30 min延长至60 min时,枝晶间距与枝间,γ′相都变大,且枝间γ′相不再规整.     

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。     

熔体超温处理对DD3单晶高温合金二次枝晶间距的影响

研究了不同熔体超温处理温度对DD3单晶高温合金二次枝晶间距的影响,并利用旋转定向测试法测量单晶取向偏离度.结果表明,熔体超温处理对单晶取向偏离度和合金枝间溶质元素总含量的影响很小;随熔体超温处理温度由起始凝固温度1500℃升高至1640和1780℃,二次枝晶间距减小,细化率达14%-31%.     

一种第三代镍基单晶高温合金的DTA实验研究

采用差热分析方法(DTA)和熔体超温处理技术,研究熔体过热温度对一种第三代镍基单晶高温合金凝固特性及组织的影响。结果表明:当熔体过热温度从1450℃提高到1500℃时,形核过冷度与结晶温度间隔变化不明显,γ相在一个较宽的温度范围内形核生长;而当熔体过热到1580℃时,形核过冷度急剧增大,结晶温度间隔显著减小,γ相形核生长温度范围减小,γ/γ′共晶组织析出减少,γ′相的析出温度较熔体过热到1450℃条件下升高了9℃;当熔体过热温度进一步升高到1650℃时,形核过冷度略有减小,结晶温度间隔稍有增大。当熔体超温处理温度由1500℃提高到1580℃时,枝晶组织明显细化,而进一步提高熔体超温处理温度至1650℃时,枝晶组织反而略有粗化。熔体过热温度使熔体结构发生改变,从而对合金的凝固特性及组织产生影响。     

高温度梯度定向凝固冷却速率对DZ4125合金γ'相的影响

研究了高温度梯度定向凝固条件下冷却速率对DZ4125合金中γ'相形态、分布和尺寸的影响.结果发现,随着冷却速率的增大,合金的枝晶逐渐细化.当冷却速率达到36.4 K/s时,合金的凝固组织由粗枝晶变为超细枝晶.在此过程中,γ'相从立方形逐渐球形化,且枝晶干γ'相的球化速度比枝晶间的γ'相球化速度快.同时,枝晶干和枝晶间γ'相尺寸逐渐减小,枝晶干和枝晶间γ'相的均匀化程度增加.枝晶间γ'相比枝晶干γ'相的尺寸大,这种差别随冷却速率的增大而减小.造成γ'相在形貌和尺寸上变化的根本原因是冷却速率的变化引起γ固溶体中溶质的过饱和度ΔX,过饱和γ固溶体的过冷度ΔT,γ'相脱溶析出的临界形核功ΔG*和溶质在γ固溶体中扩散系数D的改变.     

熔体温度对类K445合金组织及硬度的影响

研究了真空熔炼时熔体温度对类K445镍基高温合金铸态组织及硬度的影响.结果表明,熔体温度对合金的相种类没有影响,均由树枝状y基体、弥散分布于基体的γ'相、晶界和枝晶间的γ γ'共晶、以及γ"、MC碳化物、少量M3B2硼化物等强化相组成;但随熔体温度的升高,枝晶逐渐细化,一次枝晶轴大量熔断;MC碳化物含量逐渐减少,γ γ'共晶和γ"相逐渐增多;同时,随熔体温度的升高,合金的硬度不断提高.在1600℃保温时,合金组织中枝晶最细小、γ γ'共晶和γ"含量最多、碳化物含量最少,且HB硬度达到最高值3.84 GPa.     

固溶温度对一种定向凝固镍基合金中温蠕变性能的影响

通过对一种定向凝固合金进行不同温度的固溶处理、蠕变性能测试及组织形貌观察,研究了固溶温度对枝晶臂/间区域的成分偏析及持久性能的影响。结果表明:经1230℃固溶及时效处理后,合金在枝晶干/间区域存在明显的成分偏析和组织不均匀性,粗大γ'相存在于枝晶间区域,细小γ'相存在于枝晶干区域,碳化物呈条状分布在枝晶间区域。合金经1260℃固溶及时效处理后,可明显降低合金中元素的偏析程度,并消除了合金在枝晶间区域存在中的粗大γ'相,使高体积分数细小立方γ'相均匀分布在枝晶间和枝晶干区域,并有细小粒状碳化物沿晶界析出,抑制晶界滑移,因此,可大幅度改善合金的中温蠕变性能。合金在中温蠕变期间的变形特征是位错在基体中滑移和剪切γ'相,并在γ'/γ两相界面形成位错网。蠕变后期,由于沿与应力轴呈45!角的晶界承受载荷的最大剪切应力,故裂纹易于在与应力轴呈45!角的倾斜晶界处萌生与扩展。     

熔体超温处理对ZL114A凝固组织的影响

通过测定合金ZL114A的DSC曲线研究了熔体结构变化温度、超温处理对过冷度的影响.在此基础上,探讨了超温处理对凝固组织的影响.结果表明:随着超温处理温度升高,过冷度增大;熔体超温处理使得α-Al相二次枝晶间距变小,共晶Si相颗粒化和纤维化;相同冷却速率下,熔体中Aln、Sin类原子团簇的类型和大小的变化决定了α-Al二次枝晶间距的减小.     

DZ125定向凝固镍基高温合金组织与熔体超温处理时间的相关性

采用熔体超温处理方法,通过改变熔体超温处理时间研究定向凝固镍基高温合金DZ125凝固组织的演化规律。结果表明:熔体超温处理时间由15min延长到30min可以细化枝晶、减小偏析。然而,进一步延长熔体超温处理时间至60min,枝晶却略微粗化。熔体超温处理15min时,碳化物形貌为草书体,而熔体超温处理时间大于30min时碳化物则主要为非连续性棒状和块状。造成这种现象的主要原因是熔体超温处理时间的变化影响到熔体状态,进而影响到凝固组织。     

一种镍基单晶合金长期时效过程中γ'相的粗化行为

研究了一种新型镍基单晶高温合金长期时效过程中γ'相形貌的变化。结果表明,在950、1 000、1 050℃下时效0~1 500 h时,γ'相形态从最初的立方体形貌逐渐演化形成了不规则的条形、L形、迷宫形等。时效过程中,枝晶间γ'相的粗化速率明显高于枝晶干处的粗化速率。随时效温度地提高,γ'相的粗化速率加快。枝晶干处与枝晶间区域γ/γ'相界面共格应变能的差异是枝晶间与枝晶干区域γ'相粗化程度存在差异的主要原因。枝晶干处γ'相的粗化激活能与枝晶间处γ'相的粗化激活能分别为451 kJ·mol-1和345 kJ·mol-1。     

DZ125高温合金熔体超温处理定向凝固组织的演化规律

在保持凝固界面温度梯度恒定的条件下,研究了DZ125高温合金熔体超温处理定向凝固组织的演化规律.实验结果表明,熔体超温处理对DZ125合金的定向凝固组织有着显著的影响.一次枝晶间距和二次枝晶间距均随着熔体超温处理温度的升高,呈现出先减小后增大的变化规律,并在超温处理温度为1 650℃处出现最小值.合适的熔体超温处理可以起到与提高凝固速率相同的作用,有效细化合金凝固组织,从而有利于降低合金元素偏析程度,减少甚至消除凝固缺陷,缩短热处理均匀化时间,提高合金的力学性能.     

熔体保温时间对含铝Monel合金组织与性能的影响

通过OM,SEM,TEM和HB-3000布氏硬度计研究了在真空下,熔体保温时间对含铝Monel合金组织与性能的影响。结果表明,在不同的熔体保温时间下,含铝Monel合金组织均由树枝晶状的γ初晶和γ＇相组成。其中γ’相有2种存在形式,一种为在枝晶干上单个颗粒弥散分布的γ’相和成花瓣状分布在枝晶干与枝晶间过渡区的γ’相;另一种为枝晶问的离异共晶γ’相。随着熔体保温时间的延长,树枝晶状的γ初晶先细化后粗化,二次枝晶臂间距先减小后增大,枝晶间的共晶γ’相先增多后减少,且弥散于枝晶干上的γ’相的直径先减小后增大;同时,随着熔体保温时问的延长,含铝Monel合金的布氏硬度先增大后减小。当熔体保温时间为60min时,合金组织中树枝晶较细小,枝晶间的共晶γ’相较多,枝晶干上的γ’相直径较小,合金的布氏硬度较大。     

强磁场下热处理对定向凝固高温合金DZ417G析出相γ'的影响

在不同强度的强磁场下对定向凝固高温合金DZ417G试样进行固溶处理和时效处理,利用扫描电镜(SEM)和显微硬度计观察析出相γ'的微观结构并测定其显微硬度,探讨强磁场对析出相γ'的大小、形态、分布和硬度的影响,并从热力学原理探讨解释析出相γ'的变化。结果显示:12 T强磁场下固溶处理后,析出相γ'尺寸减小,枝晶干和枝晶间区域析出相γ'体积百分数分别增加达5.3%和5.6%,显微硬度分别增加9.4%和15.8%。12 T强磁场下时效处理后,析出相γ'尺寸减小,枝晶干和枝晶间区域析出相γ'体积百分数分别增加达3.9%和4.2%,显微硬度分别增加达6.2%和11%。     

拉晶速率对Ni3Al基单晶合金IC6SX凝固组织和高温持久性能的影响

采用螺旋选晶法制备Ni3Al基单晶合金IC6SX试棒,研究了不同拉晶速率对凝固组织和高温持久性能的影响.结果表明,Ni3Al基单晶合金IC6SX凝固组织为树枝状,随着拉晶速率从1.5 mm/min增加到6 mm/min,一次枝晶间距逐渐减小.与普通镍基高温合金不同,位于枝晶干处的次生γ'相尺寸比枝晶间处的大.随着拉晶速率的增加,枝晶干和枝晶间处的γ'相尺寸都逐渐减小,由不规则形状逐渐立方化,枝晶间处的初生γ'相的数量逐渐增多.一次枝晶间距和γ'相尺寸对高温持久性能影响显著,随着拉晶速率的增加,组织细化,铸态IC6SX单晶合金的高温持久寿命增加.     

固溶冷速对CHS-104合金显微组织和高温力学性能的影响

研究了固溶后冷却速度对CHS-104合金显微组织和高温力学性能的影响.结果表明,合金铸态组织由γ基体、γ'相、γ/γ'共晶相和碳化物组成,碳化物为MC型,主要元素为Ti、Nb、W.固溶处理后,合金析出的]’相近似球形.其中,空冷时的尺寸为0.1～0.3μm,而炉冷后则增大至0.2～0.8μm.两种冷速固溶后Al、Cr、Mo、Nb元素在枝晶杆和枝晶间的偏析程度减弱,偏析比趋于1.合金力学性能测试结果表明,固溶后炉冷较空冷时的900℃抗拉强度降低,由552 MPa降到526MPa,但塑性显著提高,伸长率从9.9％增至21.7％,提高了119％;900℃、200MPa条件下的持久寿命由89.2h降到83.2h.合金拉伸/持久断裂以沿晶/穿晶复合方式呈现.     

熔体处理温度对镍基单晶高温合金熔体结构和凝固组织的影响

对一种Ni-Cr-Co-W-Mo-Ta-Al-Ti系镍基单晶高温合金的合金熔体进行不同温度过热处理后，观察其凝固组织，并利用液态金属X射线衍射仪测试了合金熔体结构在1450-1600℃温度范围内的变化，结果表明，随着溶体处理温度的升高，合金熔体更加均匀，一次枝晶间距减小，偏析程度减轻，γ′形貌更方整，分布弥散，枝晶干与枝晶间γ′的尺寸差别减小。     

激光增材制造DD98M高温合金组织及稳定性研究

采用激光增材制造技术制备了DD98M镍基高温合金管状试样,研究了其沉积态、固溶时效态和长期时效态微观组织变化,对比分析了沉积态和固溶时效态试样中γ'相尺寸分布及在1000℃长期时效时γ'相的演化规律。结果表明:沉积态组织主要由外延生长的微细柱晶组成,枝晶间无γ-γ'共晶组织析出,试样中γ'相体积分数约为70%。合金中元素微偏析造成了枝晶干和枝晶间γ'相尺寸差异,其中枝晶干处为210 nm,枝晶间为560 nm。经固溶时效处理后,γ'相(约370 nm)均匀分布在γ基体上,其尺寸分布符合LSW模型。经1000℃长期时效500 h后,合金组织中无TCP相(拓扑密排相)生成,γ'相仍保持立方形貌,其尺寸几乎保持不变。固溶时效处理后,合金显微硬度从沉积态时的4420 MPa增加至4870 MPa,长期时效能降低合金硬度,降幅约5.9%。     

Ni3Al基单晶合金IC6sx的表面再结晶

对Ni3Al基单晶合金IC6sx的表面进行吹砂变形处理;再在800-1260 ℃热暴露1-10 h,采用OM,SEM和EPM研究了IC6sx合金的再结晶行为.结果表明,合金再结晶开始形核的温度约1000 ℃,一次再结晶完成的温度为1200-1210 ℃.在1200-1240 ℃热暴露时的再结晶层厚度约为10 μm,而在1260 ℃热暴露时增长到约23 μm.再结晶在枝晶干长大的速度明显小于枝晶间,再结晶层和基体的枝晶干之间观察到一种由粗大条状γ′相和γ γ′相构成的胞状转变结构,这是由于枝晶干中粗大的γ′相阻碍再结晶向基体内生长形成的.