γ/γ'-αMo定向共晶合金激光快凝的微观组织研究

对γ/γ'-αMo定向共晶合金进行激光快凝实验.结果表明,激光快凝后,合金组织细化,偏析减少,硬度显著提高.在激光脉冲平行于定向共晶生长方向时,熔凝区重新生长出更细密的定向共晶组织;激光脉冲垂直于定向共晶生长方向时,熔凝区由更致密的胞状晶和枝晶组成.在熔凝区的枝晶组织中,枝晶臂由γ固溶体及从该固溶体析出的细小γ'相组成;枝晶间由含有γ'的γ固溶体和富Mo亚稳相的共晶组成,亚稳相包括[αMo(ordered)],Ni3Mo和[Ni3Mo(ordered)].     

STUDY OF MICROSTRUCTURES IN γ/γ'--αMo DIRECTIONAL EUTECTOID ALLOY INDUCED BY LASER RAPID MELTING SOLIDIFICATION

对γ/γ'--αMo定向共晶合金进行激光快凝实验. 结果表明, 激光快凝后,合金组织细化, 偏析减少, 硬度显著提高. 在激光脉冲平行于定向共晶生长方向时,熔凝区重新生长出更细密的定向共晶组织; 激光脉冲垂直于定向共晶生长方向时, 熔凝区由更致密的胞状晶和枝晶组成. 在熔凝区的枝晶组织中, 枝晶臂由γ固溶体及从该固溶体析出的细小γ'相组成; 枝晶间由含有γ'的γ固溶体和富Mo亚稳相的共晶组成, 亚稳相包括[αMo_(ordered)], Ni₃Mo和[Ni₃Mo_(ordered)].     

γ/γ′-α-Mo定向共晶激光表面处理后的显微组织

激光快速熔凝γ/γ′-α-Mo定向共晶表面层后,完全改变了以γ/γ′为基体、α-Mo纤维为强化相的定向组织,变成极度精细的胞晶和树枝晶,熔区内成分均匀.此外熔区有外延生长特性.     

MODIFICATION OF SURFACE MICROSTRUCTURE OF γ/γ′-α-Mo DS EUTECTIC BY LASERGLAZE

激光快速熔凝γ/γ′-α-Mo定向共晶表面层后,完全改变了以γ/γ′为基体、α-Mo纤维为强化相的定向组织,变成极度精细的胞晶和树枝晶,熔区内成分均匀.此外熔区有外延生长特性.     

激光快速熔凝Ni-Sn共晶合金的组织演变

采用Ni 28%Sn,Ni 30%Sn,Ni 33%Sn和Ni-35%Sn(质量分数)共4种成分的亚共晶和过共晶合金,考察了Ni Sn共晶合金在激光快速熔凝过程中的组织演化过程.当激光扫描速率较低时,Ni 28%Sn亚共晶合金和Ni-35%Sn过共晶合金的熔凝组织主要由细化的初生枝晶(亚共晶合金为α-Ni相,过共晶合金为Ni3Sn相)和枝晶间共晶(α-Ni+Ni3Sn)组成;近共晶合金Ni-30%Sn和Ni 33%Sn的熔凝组织基本相似,熔池从底部到顶部存在柱状共晶团向等轴状共晶团的转变.Ni-Sn亚共晶和过共晶合金熔池底部皆存在少量粗大的残留初生相.激光快速熔凝后,相比基材中所存在的层片和棒状共晶的混合组织,熔池内的共晶组织皆为层片状共晶,层片间距相比基材明显减小,并呈现垂直于熔池底部外延生长的特征.通过对比4种成分合金在不同激光扫描速率下的熔凝组织,获得了激光快速熔凝条件下Ni-Sn合金共生生长区的成分范围以及临界激光扫描速率.应用描述快速枝晶生长的KGT模型和快速共晶生长的TMK模型对熔凝组织进行了分析,模型计算结果与实验结果符合良好.     

Microstructure and room-temperature dry sliding wear behaviors of Mo2Ni3Si/γ-Ni metal silicide alloy

采用激光熔炼技术制备出镍基固溶体γ与Mo2Ni3Si三元金属硅化物双相合金，其显微组织由Mo2Ni3Si初生枝晶及枝晶间以γ相为主的γ／Mo2Ni3Si共晶组成．室温干滑动磨损实验表明，由于高硬度Mo2Ni3Si（hp12 Laves 相）及强韧性基体γ相的牢固结合，Mo2Ni3Si／γ双相合金具有十分优异的耐磨性能，其磨损机理是硬度较低的γ／MoaNiaSi共晶组织被优先磨损；凸出于磨损表面的部分Mo2Ni3Si初生相失去了共晶的支撑而发生开裂及剥落；另一方面，Mo2Ni3Si初生相保护基体免于严重磨损，其磨损速率最终控制合金的总磨损速率。     

激光高速熔凝Ni-33%Sn过共晶合金组织演化

分别采用连续激光及脉冲激光高速熔凝Ni-33%Sn过共晶合金。结果表明,经连续激光熔凝后熔池内组织由α-Ni+β-Ni3Sn规则层片共晶、未完全熔化的β-Ni3Sn颗粒,以及部分重熔的β-Ni3Sn枝晶组成,经脉冲激光熔凝后熔池内为完全的α-Ni+β-Ni3Sn规则层片共晶。两种方式熔凝后,熔池内组织较基材均明显细化,随着激光扫描速度的增大,共晶层片间距逐渐减小。当激光扫描速度达到1 000 mm/s时,仍未出现规则层片共晶向非规则反常共晶组织的转变,结合TMK模型分析,同时与相同生长速度下的深过冷实验对比,揭示快速生长并非产生反常共晶形成的充分条件。     

激光成形修复K418高温合金的显微组织与开裂行为

研究了激光成形修复航空发动机涡轮叶片用K418高温合金的组织特征与开裂行为。研究发现:K418合金激光修复区组织主要由γ-FeCr0.29Ni0.16C0.06固溶体基体、方形γ′相、枝晶间杆状或骨架状初生MC碳化物和骨架状(γ+MC)共晶组成。激光成形修复所用铸件基体中MC碳化物为TiC,呈块状分布在晶内和晶界;而激光修复区中MC碳化物为(NbTi)C,呈骨架状或杆状分布于枝晶间。从基体、热影响区到修复区,γ′相形貌、尺寸和数量呈现不同特征。修复区裂纹为与液膜有关的结晶裂纹,裂纹沿枝晶晶界扩展。通过试验优化,确定了较佳的激光成形修复K418合金的工艺参数,大大降低了其开裂倾向。     

一种铸造镍基高温合金的凝固行为

M963合金的凝固顺序为：L→L γ→L （γ‘ MC） γ→（γ γ‘) （γ MC） γ→（γ γ‘） （γ MC） γ γ‘；凝固组织呈树枝状结构，由γ固溶体基体。γ‘析出组及分布在枝晶间区的骨架状MC碳化物和（γ＋γ‘）共晶组成；碳降低合金的液相线温度和（γ＋γ‘）共晶温度，提高MC碳化物的形成温度，增加MC碳化物的体积分数，降低（γ＋γ‘)共晶的体积分数；高熔点元素W和Co在枝晶干偏聚，Al,Ti,Nb,Cr和Mo在枝晶间偏聚。     

激光成形修复定向凝固DZ125镍基高温合金的组织研究

对铸造定向DZ125镍基高温合金进行单道多层的激光成形修复实验。通过光镜、扫描电镜及透射电镜对修复区进行微观组织观察,使用电子探针测定不同相及修复区枝晶干的成分。结果表明:通过激光成形修复的方法可以获得自原基材外延生长的细小定向γ柱状晶修复组织,仅在修复区顶部存在部分取向杂乱的等轴晶组织;相比铸造定向基材,沉积态修复区呈现快速外延定向凝固特征,导致修复区的成分偏析减轻,枝晶间MC型碳化物相比基材显著细化,呈块状或正八面体状,枝晶间同时分布有γ+γ′共晶组织;另外,在γ枝晶干分布着近100 nm的球形γ′相,且部分γ′相颗粒有相互连接的现象。总体上,修复区一次枝晶间距、碳化物及γ′相尺度比修复基材显著细化。     

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.     

定向凝固Ti—43Al—3Si合金的组织演化规律 Ⅱ.稳态生长区组织演化规律

分析了定向凝固Ti-43Al-3si(原子分数,%)合金在3-90μm/s的生长速度下的稳态生长区组织.在定向凝同过程中经历下列反应:L→Ti5Si3,L→α+Ti5Si3,α→α2(Ti3Al)+γ(TiAl),α2→γ+Ti5Si3,其中,α与Ti5Si3共晶是合金最显著的凝同行为.当生长速度大于20μm/s时,还出现L→γ+Ti5Si3.随着生长速度增大,稳态组织逐渐由粗胞晶向细胞晶、胞状枝晶及枝晶转变,起稳定α相作用的Ti5Si3相由低速时分布于α相中逐渐向高速时分布于凝固γ相中转变,不利于该合金的引晶.选择10/μm/s的初始生长速度,既能减少到达稳态生长的距离,又能保证引晶效果.     

时效温度对非平衡凝固K424合金析出相及硬度的影响

采用铜模喷铸与等温时效相结合的方法,研究了快冷K424高温合金的非平衡凝固组织及其沉淀相析出行为。结果表明,铜模喷铸合金组织发生了显著细化,二次枝晶间距相比铸态大幅降低,溶质偏析的减弱有利于抑制粗大碳化物及共晶组织形成。随铜模内径下降,枝晶形貌由无方向性等轴晶逐渐转变为择优生长的定向枝晶。经800~1000℃等温时效30min后,快冷合金的过饱和固溶体组织中开始析出γ′相。随时效温度提高,沉淀相尺寸及体积分数同时增加。900℃×30min时效后可获得大量细小均匀的球形γ′相,快冷合金的显微硬度(HV)高达478,相比原始非平衡态合金提高了13%。     

激光表面改性Ni基合金/γ-TiAl合金的扩散连接

采用激光表面熔覆技术研究了Ni基合金激光表面熔覆涂层制备工艺及拟连接表面显微组织特征，探讨了TiAl基合金／Ni基合金的超塑扩散连接。研究结果表明，采用激光表面熔覆技术可在Ni基合金表层形成细小的由α2和γ相组成的枝晶组织，其与γ-TiAl合金快速熔凝组织具有相同的组织特征。激光熔覆TiAl合金涂层改善了TiAl基合金与Ni基合金的连接效果，在连接温度900℃、连接压力60MPa和连接时间1h条件下，即可实现TiAl基合金与Ni基合金的连接。     

激光立体成形Ti-20％Ni合金枝晶的组织演化

Ti-20%Ni(质量分数)合金激光立体成形组织由β-Ti枝晶和枝晶间(β-Ti Ti2Ni)层片共晶及棒状共晶组成.随着激光能量密度De减小,枝晶特征尺寸F减小.枝晶特征尺寸及共晶间距的变化规律分别与枝晶生长KGT经典模型和共晶生长TMK经典模型吻合较好.     

激光熔炼/快速凝固γ/Cr_3Si金属硅化物“原位”复合材料研究

以Cr-Si-Ni合金粉末为原料,利用激光熔炼/快速凝固材料制备技术,制得了由金属硅化物Cr3Si及少量镍基固溶体γ组成的新型快速凝固γ/Cr3Si金属硅化物“原位”复合材料,该γ/Cr3Si金属硅化物“原位”复合材料显微组织由快速凝固初生Cr3Si树枝晶及枝晶间少量镍基固溶体γ/Cr3Si共晶组织组成。Cr3Si金属硅化物初生树枝晶体积分数随镍含量增加而减少,枝晶间γ/Cr3Si共晶组织体积分数随镍含量增加而增加。该激光熔炼/快速凝固γ/Cr3Si金属硅化物“原位”复合材料具有很高的硬度,并由于组织中韧性相镍基固溶体的存在及其细小均匀的快速凝固组织特征,而可望具有优良的强韧性配合。     

MICROSTRUCTURE EVOLUTION OF Ti-20wt%Ni ALLOY IN LASER SOLID FORMING

Ti-20%Ni(质量分数)合金激光立体成形组织由β-Ti枝晶和枝晶间(β-Ti+Ti2Ni)层片共晶及棒状共晶组成. 随着激光能量密度D　e减小, 枝晶特征尺寸F减小. 枝晶特征尺寸及共晶间距的变化规律分别与枝晶生长KGT经典模型和共晶生长TMK经典模型吻合较好.     

激光熔炼／快速凝固γ／Cr3Si金属硅化物“原位”复合材料研究

以Cr-Si-Ni合金粉末为原料，利用激光熔炼／快速凝固材料制备技术，制得了由金属硅化物Cr3Si及少量镍基固溶体γ组成的新型快速凝固γ/Cr3Si金属硅化物“原位”复合材料，该γ/Cr3Si金属硅化物“原位”复合材料显微组织由快速凝固初生Cr3Si树枝晶及枝晶间少量镍基固溶体γ/Cr3Si共晶组织组成。Cr3Si金属硅化物初生树枝晶体积分数随镍含量增加而减少，枝晶间γ/Cr3Si共晶组织体积分数随镍含量增加而增加。该激光熔炼／快速凝固γ/Cr3Si金属硅化物“原位”复合材料具有很高的硬度，并由于组合中韧性相镍基固溶体的存在及其细小均匀的快速凝固组织特征，而可望具有优良的强韧性配合。     

激光熔覆和熔铸Ni-Cr-B-Si-C合金微观组织结构的比较

使用XRD、SEM和TEM对比研究了激光熔覆和熔铸Ni-Cr-B-Si-C合金的显微组织。结果表明：激光熔覆组织由块状CrB型硼碳化物,正交结构的树枝状Cr7C3型碳化物,胞枝状γ-Ni固熔体、共晶产物以及非晶相等组成。依局部成分条件,形成γ-Ni M23C6共晶和γ-Ni 镍硼化物共晶。熔覆过程的非平衡性质导致层状γ-Ni Ni3B稳定凝固和非规则γ-Ni Ni2B亚稳定凝固并存。熔化炉冷后的熔铸组织粗大,由六方结构的六棱柱状Cr7C3型碳化物γ-Ni基固溶体等轴晶、Ni/Ni3B类层状共晶以及近球形Ni3B化合物组成。前者组织较后者细化约1～2个数量级。     

时效5年的触变成形ZA27合金微观形貌观察

通过OM、SEM和XRD,对触变成形并经5年自然时效的ZA27合金的微观组织进行了观察。结果表明：ZA27合金是由富Al枝晶和枝晶间的共晶组织组成。经触变成形和自然时效后的ZA27合金由球状初生粒子α′相、晶间的二次凝固组织及半固态成形时没有凝固完全的小液池组成。共晶方式主要为离异共晶及其中“蜂窝”状棒状共晶,部分区域出现不规则层片共晶组织。ZA27合金通过随后的冷却和自然时效过程,经过了一系列的相变,β相发生胞状分解,形成规则的共析（α＋η）层片组织或是不规则的复杂形状组织,从一些层片区域逐渐向低铝的α′相区域中心生长为粗大的层片组织,当其生长被α′相中心的连续分解所阻挡时,致使其芯部形成细小的（α＋η）颗粒组织。