不同热处理的热连轧GH4169合金组织及抗蠕变性能研究

研究了3种不同热处理工艺下热连轧GH4169合金的组织与抗蠕变性能。结果表明,3种不同的热处理工艺对晶粒大小有一定的影响,DA态热连轧GH4169合金的组织最细小,HST态合金晶粒尺寸比ST态合金晶粒尺寸略大;δ相的含量随固溶处理时间的增加而增加,且主要在晶界处析出。在650℃/725MPa的实验条件下,DA态热连轧GH4169合金的抗蠕变性能最好,HST态合金抗蠕变性能最差。对3种不同热处理工艺的热连轧GH4169合金蠕变断裂试样的断口进行观察,其断裂方式主要表现为沿晶断裂。     

热连轧对GH4169合金蠕变行为的影响

通过对等温锻造和热连轧工艺制备的GH4169合金进行直接时效、蠕变性能测试和组织形貌观察,研究热连轧对GH4169合金组织结构及蠕变行为的影响.结果表明:与等温锻造合金相比,经热连轧后合金的晶粒尺寸较小,在等温锻造期间的变形特征仅为孪晶形变,而合金在热连轧期间除产生孪晶外,在孪晶中还存在位错的双取向滑移;采用不同工艺制备的合金均在{111}面上发生孪晶变形.在蠕变期间,热连轧期间形成的位错可促进孪晶内发生位错的不同取向滑移,减缓应力集中,提高合金蠕变抗力,致使合金在660℃、700 MPa条件下具有较长蠕变寿命.     

热处理制度对GH4169G合金微观组织与蠕变性能的影响

对等温锻造GH4169G合金进行不同条件热处理和蠕变性能测试,研究热处理制度对合金组织与蠕变性能的影响。结果表明:经直接时效和标准热处理后,ITF-GH4169G合金中的δ相具有粒状或针状形态,其中,标准热处理期间合金中元素Fe和Cr富集于近晶界区域。与标准热处理合金相比,直接时效态合金在蠕变期间晶内发生位错的单取向或双取向滑移,可减缓应力集中、延迟裂纹的萌生与扩展。而标准热处理态合金中形成的针状δ相可削弱晶界的结合强度,并促使晶界处发生裂纹的萌生与扩展。     

制备工艺对GH4169合金组织结构与蠕变行为的影响

通过对等温锻造和热连轧工艺制备的GH4169合金进行蠕变性能测试和组织形貌观察,研究制备工艺对GH4169合金组织结构及蠕变行为的影响.结果表明:在热连轧期间,合金发生孪晶变形和位错滑移;与等温锻造相比,热连轧合金中的高密度位错具有形变强化的作用,可提高合金的蠕变抗力.在蠕变期间,等温锻造合金仅发生孪晶变形,而热连轧合金的变形机制是孪晶和位错滑移,其中,合金在热连轧期间形成的高密度位错可诱发蠕变位错发生单取向或多取向滑移,可减缓应力集中,抑制或延缓裂纹在晶界处萌生是使该合金具有较长蠕变寿命的主要原因.蠕变后期,裂纹在与应力轴垂直的晶界处萌生,并沿晶界扩展、发生解理断裂是2种工艺制备合金的蠕变断裂机制.     

不同热处理工艺对GH4169合金组织及性能的影响

研究了3种不同热处理工艺对GH4169合金组织和性能的影响。结果表明,3种热处理对晶粒大小没有明显影响,而主要改变δ相的析出量以及分布。通过HST处理后在晶界以及晶内可获得较多的δ相;通过DA处理的组织晶界处较平滑,几乎没有δ相析出;而通过ST处理的δ相主要析出于晶界,数量介于两者之间。在650℃,725MPa的蠕变条件下,通过DA处理可获得更长的蠕变寿命和断裂延伸率,而ST处理后的合金寿命最短。对合金蠕变后的试样观察发现:δ相的数量、分布对合金蠕变性能有着重要的影响。     

GH4169高温合金惯性摩擦焊接接头的蠕变性能

研究了GH4169高温合金惯性摩擦焊接头的高温蠕变和持久性能,在595℃条件下,随着应力的增大,接头和母材在达到同一稳态蠕变速率ε时,接头承受的蠕变应力略小于母材;在断裂前,相对于母材,接头能承受更大的稳态蠕变速率.在650℃,承受较大应力水平时,GH4169惯性摩擦焊接头持久强度稍弱于母材,但差别很小;较低应力水平时,接头的持久强度则显著大于母材.     

长期时效对一种GH4169合金蠕变行为的影响

通过对改进GH4169合金进行不同制度热处理、蠕变性能测试和组织观察,研究了长期时效处理对合金蠕变行为的影响。结果表明：合金经常规热处理的组织由γ、γ′、γ″相、粒状碳化物和δ相组成,其中,弥散分布的粒状γ′和椭圆状γ″相以相干方式分布在合金基体中,粒状碳化物在晶界和晶内析出,而δ相分布于晶界。蠕变期间,粒状碳化物可抑制晶界滑移,阻碍位错运动,使得合金具有良好的服役性能。由于长期时效处理增加了针状δ相的数量和尺寸,割裂了基体的连续性,蠕变期间激活的位错滑移至晶界受阻,可促使裂纹沿晶界的萌生与扩展,使长期时效后合金的蠕变寿命较低。     

热处理状态对GH4698合金盘件组织和蠕变性能影响研究

开展了GH4698盘件后续热处理对盘件显微组织和蠕变性能影响研究以及GH4698盘件标准热处理下750 ℃的全阶段蠕变行为研究.试验结果表明:GH4698盘件标准热处理后的显微组织由晶内两种尺寸的球状γ'相和碳化物组成.增加第四段热处理后,显微组织有所变化,晶内小γ'相尺寸有所增加,晶界γ'相贫化区的宽度明显减小,晶界颗粒状碳化物析出更加完善.四段热处理后对GH4698盘件在750 ℃/382 MPa下的蠕变极限有利.GH4698合金750 ℃全蠕变曲线以及俄原型机盘件蠕变性能对比表明,GH4698合金在750 ℃稳态蠕变阶段较短,盘锻件的显微组织和晶粒度的不均匀会造成蠕变性能较大波动,合理的蠕变性能验收条件应为700 ℃/412 MPa/100 h下残余应变≤0.2%.     

一种GH4169G合金的组织与蠕变行为

通过对等温锻造GH4169G合金进行直接时效处理、蠕变性能测试和组织形貌观察,研究了GH4169G合金的组织结构及蠕变行为。结果表明:经等温锻造和直接时效后,GH4169G合金晶粒具有不均匀特征,且在晶内存在孪晶,并有粒状δ相在晶内及沿晶界不连续析出,可改善晶界的结合强度。经不同条件蠕变性能测试后,根据稳态蠕变期间的应变速率,测定出合金在稳态期间的蠕变激活能和应力指数分别为Q=532.7 kJ/mol和n=12.1。合金在蠕变期间的变形特征是不同取向的孪晶变形和位错滑移,随蠕变进行,形变位错密度增加,且在晶界附近发生位错堆积,并产生应力集中,致使微裂纹在晶界处萌生及扩展,直至蠕变后期发生沿晶断裂。     

GH4169合金锻件的混晶组织

用光学金相和X射线衍射分析方法对GH4169合金锻件产生混晶组织的原因进行了分析。结果表明,试验所用GH4169合金锻件出现混晶组织，是由于终最温度过低,每次变形程度又较小，因而动态再结晶不能充分进行引起的。上述原因形成的混晶组织可通过适当的再结晶热处理消除，再结晶处理温度以略低于δ相开始溶解温度为宜。     

GH4169高温合金焊接接头的组织与性能

对GH4169镍基高温合金型材对焊接头的显微组织与力学性能进行了研究,分析了顶锻力对焊接接头组织的影响。结果表明,GH4169高温合金的焊接接头主要由焊缝区、完全再结晶区、不完全再结晶区和未再结晶区组成,各个区域硬度具有明显差异;焊接温度场与顶锻参数之间的配合决定了焊接接头的显微组织;无顶锻焊接由于塑性变形不足,裂纹易在组织粗大的热影响区内萌生与扩展,导致焊接接头力学性能恶化。     

Creep Behaviors of DA Casting and Rolling GH4169 Superalloy

After the billet of Casting and Rolling GH4169 alloy was directly aged (DA) treated at 720 ℃ and 620 ℃, creep behavior and deformed features of the alloy were investigated by means of the measurement of creep curves and microstructure observation. Results show that the DA Casting and Rolling GH4169 Superalloy displays a lower strain rate during creep and longer lifetimes under the condition of the applied stress of 700 MPa at 650 ℃ , the creep lifetimes of the alloy decrease to 127 h as temperature is eleva...     

GH4169高温合金的静态再结晶动力学

对GH4169高温合金在Gleeble-3500热模拟实验机进行了双道次和单道次热压缩实验。分析了变形温度、应变速率、间隔保温时间、变形量和初始晶粒尺寸对GH4169高温合金静态再结晶体积分数的影响。实验结果表明:变形温度越高、应变速率越大、道次间隔时间越长,变形量越大,初始晶粒度越小,静态再结晶体积分数越大。根据实验结果,建立了GH4169高温合金的静态再结晶模型,并将所建立的模型的预测结果和实验结果进行了对比分析,二者比较吻合。     

700～800℃温度下GH4169合金的组织演化和力学性能研究

研究了GH4169合金室温、700～800℃高温范围内的组织演化、瞬时拉伸及持久性能.实验结果发现,GH4169合金的瞬时拉伸强度随温度提高而降低,塑性在750℃下出现极小值,超过750℃后,又随温度的提高而大幅度提高;合金在750℃温度/295MPa应力下的持久时间高达406h 55min,这是由于在此温度下,基体中析出了点状和棒状魏氏体,延长空洞萌生时间所致.     

热处理对3D打印制备GH4169合金组织与性能的影响

通过选区激光熔化(SLM)技术三维打印(3D priting)制备了GH4169合金板状试样,并对其进行了热处理。采用三维原子探针技术(3DAP)以及附带原位拉伸功能的扫描电镜(SEM)对热处理前后试样的显微组织及力学性能进行了检测。结果表明,打印态GH4169合金中熔池和晶粒内部均为凝固枝晶组织,合金元素分布均匀。经过热处理后,基体中形成了大量细小γ″相和γ′相;拉伸试验结果显示,3D打印GH4169合金热处理后具有更优的力学性能,这归因于枝晶组织的消失、有害δ相的减少以及大量纳米级γ″相和γ′相在基体中的析出。     

固溶处理对GH4169合金组织与性能的影响

研究了热处理温度和保温时问对GH4169合金晶粒长大规律和硬度的影响。结果表明，δ相对晶粒长大有显著阻碍作用，在低于δ相完全溶解温度热处理时，未溶解的δ相使晶粒长大缓慢；在高于δ相完全溶解温度热处理时，合金为单相奥氏体组织，晶粒随温度的升高迅速长大。晶粒长大动力学表明：在热处理温度高于1050℃时的晶粒长大激活能为157．6kJ／mol，晶粒长大机理为Ni基合金的晶界扩散过程所控制同时也建立了相应的晶粒长大动力学方程。