时效处理对优质GH738合金组织及力学性能的影响

采用力学性能测试与组织观察相结合的方式研究了时效温度和保温时间对优质GH738合金组织及性能的影响规律。结果表明,时效温度和时间均会对γ′相的体积分数和尺寸产生影响。当时效温度在720~800 ℃时,随着时效温度升高,合金强度下降,一次和二次γ′相分别长大30 nm和8 nm,一次γ′相体积分数增加,二次γ′相体积分数减少,时效温度为800 ℃时一次γ′相体积分数达到峰值,约为8%。当保温时间为0~48 h时,随时效时间延长,合金强度先升高后降低,两类γ′相分别长大20 nm和6 nm,一次γ′相体积分数先增后减,二次γ′相体积分数则变化相反。当保温时间为8 h时,两类γ′相体积分数分别达到峰/谷值,含量约为8%和12%。γ′相尺寸和体积分数的变化,特别是体积分数的变化,导致位错的两种强化机制作用效果不同,致使强度发生变化。     

激光沉积修复GH536/GH738合金的组织及力学性能

采用GH536合金粉末对GH738合金损伤试样进行激光沉积修复试验研究,通过正交试验法优化工艺参数,得到较小熔深、无缺陷的修复试样;测试分析了修复试样的显微组织、室温拉伸性能及显微硬度。结果表明:合金修复区为外延生长的柱状晶组织,修复区边缘柱状晶取向较一致,修复区中心柱状晶出现一定角度转向;合金修复区枝晶干上主要为富含Mo、Cr的M6C碳化物,晶界处出现少量细小的M23C6碳化物。相比于基体,合金热影响区中γ′相数量减少并呈粗化趋势,MC碳化物发生分解。激光沉积修复试样室温抗拉强度为GH738锻件的66.5%,高于GH536锻件强度;断后伸长率分别低于GH738锻件及GH536锻件的;修复区域的显微硬度分别低于GH738基体的显微硬度,高于GH536锻件的显微硬度。     

固溶处理温度对GH738合金组织和性能的影响

采用金相显微镜、扫描电镜和材料试验机研究了GH738合金在不同固溶热处理制度下的显微组织和性能。结果表明,随着固溶温度的提高,合金的晶粒尺寸随之增大、未溶入基体的γ′相逐渐减少,新析出的γ′相逐渐长大;GH738合金中的第二相有MC和M_(23)C_6,MC主要分布在晶内,M_(23)C_6主要分布在晶界;GH738合金的室温拉伸强度、屈服强度及洛氏硬度随二次固溶温度的升高而减小。     

新型优质GH738合金的亚动态(静态)再结晶动力学模型

设计并进行MTS810-25T低周疲劳试验机上的双道次热压缩实验,研究不同初始晶粒尺寸、变形温度、道次间隔保温时间及应变速率条件下新型优质GH738合金的亚动态再结晶动力学,进而结合定量金相分析,建立该合金的亚动态再结晶动力学方程。结果表明：初始晶粒尺寸减小,变形温度升高、道次间隔时间延长、应变速率增大,均可以促进亚动态再结晶的进行,提高再结晶体积分数;而且,提高变形温度和应变速率可以降低亚动态再结晶后晶粒尺寸上的差异,进一步提升组织的均匀程度。进而,结合定量金相及非线性拟合分析,建立了新型优质GH738合金的亚动态再结晶模型,并将所建立模型的预测值和实验值进行了对比分析,符合程度较好,可以满足工程应用要求。     

激光沉积修复GH738合金时效热处理组织及性能研究

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,枝晶间距为约10 μm。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M23C6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37nm,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。     

固溶温度对GH738合金环锻件组织性能的影响研究

针对GH738合金锻件室温拉伸屈服强度不合格问题,采用热处理试验分析方法,研究了固溶温度对GH738合金环锻件组织性能的影响。研究结果表明,在1 000℃~1 040℃,随着固溶温度逐渐升高,GH738环锻件室温拉伸屈服强度逐渐提高,其抗拉强度、延伸率和断面收缩率变化不大,提高固溶温度对GH738合金环锻件的晶粒度影响不大。     

时效与滚丝工艺顺序对GH738合金螺栓力学性能的影响

针对GH738合金螺栓,研究了时效与滚丝顺序对其力学性能的影响。结果表明,按时效后滚丝工艺顺序制造加工的GH738合金螺栓,其硬度、室温拉伸强度、高温拉伸强度、应力持久寿命、拉拉疲劳寿命均高于按滚丝后时效工艺顺序制造加工的GH738合金螺栓。     

GH738高温合金热加工行为

采用Gleeble-1500热模拟机对GH738镍基高温合金进行高温热压缩变形实验,分析该合金在变形温度1000~1160℃、应变速率0.01~10s-1、工程变形量15%~70%条件下流变应力的变化规律。确定GH738合金热变形方程,建立热加工图(Processing map),并通过组织观察对热加工图进行解释。GH738合金热变形激活能Q为499kJ/mol;热加工图随不同变形量而变化,在应变速率较低,温度较高的状态下,能量耗散效率较高。综合应变量为0.2,0.4,0.6和0.8应变量下的热加工图,确立了该合金最佳热加工"安全通道",为GH738高温合金热加工工艺优化提供理论依据。     

多阶段热处理对GH738合金组织和室温硬度的影响

研究了GH738合金在固溶+稳定化+时效处理的多阶段热处理过程中组织演化规律和相应的室温硬度变化,构建了该合金组织演化的定性模型。结果表明,固溶温度高于γ’相回溶温度时,合金最终组织为连续晶界碳化物和尺寸均匀的γ’相;当固溶温度低于γ’相回溶温度时,在低稳定化温度下晶界碳化物成断续、颗粒状,晶内存在大、小两种尺寸的γ’相。稳定化处理制度为850 ℃×100 min时,合金可以获得最大的室温硬度。     

GH738合金冷变形及中间退火再结晶行为研究

通过光学显微镜、扫描电镜、电子背散射衍射、显微硬度计等手段,系统研究了GH738合金不同冷轧变形量后中间退火组织演变规律。研究表明:变形量是影响加工硬化的主要因素;经过不同冷轧变形后,1000℃退火奥氏体未发生再结晶;在1040～1080℃进行退火处理,可得到均匀细小的等轴晶。建立了GH738合金冷加工本构方程和再结晶晶粒长大方程。     

均匀化工艺对GH5188合金组织及力学性能的影响

利用JMatPro软件、金相显微镜、扫描电镜、能谱分析以及高温拉伸、高温压缩试验等方法,分析GH5188合金铸锭的溶质元素偏析规律、均匀化热处理过程的微观组织演变规律及均匀化过程对GH5188合金力学性能的影响。研究表明,GH5188合金的主要析出相为M₆C和M₂₃C₆,合金中的主要正偏析元素为W和Cr,负偏析元素为Ni和Co。采取1200℃×72 h的均匀化工艺,可以有效消除原始铸态块状析出相,消除W、Cr、Ni、Co等元素偏析,达到最合适的均匀效果。均匀化热处理后,GH5188合金的力学性能得到了提升,在1180℃拉伸、压缩条件下,抗拉强度达到158 MPa,变形抗力为244.29 MPa。     

热处理对GH3625合金管材组织和性能的影响

采用不同温度对GH3625合金热挤压管材进行热处理,研究了热处理对GH3625合金管材组织演变和性能的影响。结果表明,热处理温度对晶粒长大影响比较明显,随热处理温度升高,晶粒长大温度为970℃到1150℃,当温度达到1180℃时,晶粒迅速长大,同时热处理温度改变雪花状Ni_2(Cr,Mo)相析出和分布。GH3625合金管材的硬度值与晶粒尺寸符合Hall-Patch关系式。随热处理温度升高,GH3625合金抗拉强度降低,断后伸长率增加。热处理前后GH3625合金的断裂均视为韧窝断裂和部分沿晶断裂的混合型。     

热处理对GH690-Re合金组织与性能的影响

采用金相显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、拉伸试验机等研究了热处理对GH690-Re合金组织与性能的影响.结果表明:与热轧态组织相比,经热处理后GH690-Re合金组织有所粗化.合金的最佳热处理工艺是在1050 ℃固溶45 min+ 720℃时效9h,组织为单相奥氏体基体+γ'析出相,晶粒大小比较均匀.室温条件下材料的抗拉强度为655 MPa,屈服强度为300MPa,合金的高强度主要来源于时效过程中从过饱和固溶体中析出的γ'相引起的析出强化.     

热处理对选区激光熔化GH3230显微组织及高温拉伸力学性能的影响

为有效提高GH3230高温合金的综合高温力学性能,本文利用选区激光熔化技术成形了GH3230试样,按照优化的热处理制度做了固溶处理。分析了固溶处理前后合金的显微组织结构,测试了合金的高温拉伸力学性能,研究了析出碳化物的形态和分布对高温拉伸力学性能的影响规律,探讨了高温拉伸断裂机制。结果表明：选区激光熔化GH3230合金显微组织由生长方向与材料堆积方向一致的单一γ固溶体柱状晶构成。固溶处理后,沿γ固溶体柱状晶晶界析出了呈链状分布的M₆C型碳化物颗粒,在柱状晶内部析出了弥散分布的M₆C型超细碳化物颗粒,柱状晶变粗,晶粒取向差异减小,出现向等轴晶转变的趋势;高温拉伸力学性能各向异性程度减弱,由于显微组织仍为具有定向凝固特征的柱状晶组织,不同方向的高温拉伸力学性能仍在差异;纵向及横向高温拉伸断裂机制均为沿晶韧性断裂。     

热处理工艺对高温合金GH2132力学性能的影响

研究了时效处理对高温合金GH2132力学性能的影响,并分析了合金组织与性能变化的原因。结果表明,由于时效过程中析出物γ'的沉淀强化作用,合金强度得以提高,塑性下降。982 ℃固溶+718 ℃时效能使合金获得较好的综合力学性能。     

C含量对GH4169合金显微组织及力学性能的影响

为了研究C元素含量对GH4169合金显微组织及力学性能的影响,采用真空感应熔炼、均匀化热处理、锻造和固溶处理得到C含量分别为0.025%、0.044%和0.072%的三种GH4169合金,通过热力学计算和差示扫描量热法研究了不同C含量GH4169合金的平衡相析出行为,并结合显微组织观察、X射线衍射相分析和室温拉伸试验,分析了C含量对GH4169合金显微组织、室温拉伸性能和加工硬化指数的影响。结果表明：C含量的增加会促进GH4169合金中MC和M23C6碳化物的析出,富Nb的MC碳化物含量随C含量的增加呈线性趋势增加。C含量的增加会抑制δ相的析出,对γ′相的析出无显著影响。随C含量的增加,固溶态GH4169合金的晶粒得到细化,室温强度升高,断后伸长率降低,加工硬化指数降低,均匀塑性变形能力降低。MC碳化物及其引起的微孔是导致合金室温拉伸断裂的主要原因。     

时效温度对GH2132合金组织与力学性能的影响

采用光学显微镜、扫描电镜、微机控制电子万能试验机等仪器研究了620、650、680、720、750、780 ℃单级时效和720 ℃+650 ℃双级时效对GH2132合金显微组织及力学性能的影响。结果表明:双级时效的抗拉强度和剪切强度高于单级时效的抗拉强度和剪切强度,抗拉强度达到1130 MPa,剪切强度达到720 MPa。且在620~780 ℃的温度范围内进行单级时效时,随着时效温度的提高,合金的抗拉强度和剪切强度呈现先升高后降低的趋势,在720 ℃时抗拉强度达到最大值1065 MPa,剪切强度达到最大值685 MPa。