CORRELATION BETWEEN STACKING FAULT ENERGY AND CREEP PROPERTY OF SOLID SOLUTION STRENGTHENING SUPERALLOYS

<正> 本研究采用Dillamore等人提出的X射线织构法,测定了Ni-Cr-W-Co固溶强化型高温合金基体层错能与合金化元素Co和W含量的关系,研究了合金层错能γ与合金高温稳态蠕变速率ε_s(1000℃,39MPa)的关系.试样经1230℃,10min固溶处理后空冷,再冷轧至0.075mm,形     

固溶温度对Al-Mg-Si-Sr新型汽车铝合金高温性能的影响

采用不同的固溶温度对Al-Mg-Si-Sr新型铝合金进行了固溶热处理,并进行了合金350℃高温拉伸性能和高温磨损性能的测试与分析。结果表明:随固溶温度从440℃逐步增加到540℃时,合金的高温拉伸性能和高温磨损性能均先提高后下降;合金的固溶温度优选为520℃。与440℃固溶相比,当采用520℃固溶时,Al-Mg-Si-Sr新型铝合金的高温抗拉强度提高了52%,高温屈服强度提高了79%,高温磨损体积减小了58%。     

新型铁基高温合金固溶时效工艺

研究了新型铁基高温合金的固溶时效工艺与组织、性能的关系,探讨了适用于高强度大弹体成形模具的铁基高温合金的固溶时效工艺规范.结果表明,新型铁基高温堆焊合金可行的固溶时效工艺为:(1160～1180)℃×2 h(水冷)固溶+(760～810)℃×5 h(空冷)时效.该合金具有良好的热强性、热稳定性和抗氧化性,工作温度可达700～850℃.     

Ni-Cr-W系高温合金组织及高温拉伸变形行为的研究

采用光学显微镜、扫描电镜、透射电镜和高温拉伸试验机系统地研究了固溶强化Ni-Cr-W系变形高温合金组织形貌及200~900 ℃范围合金的拉伸变形行为。结果表明,固溶强化Ni-Cr-W系高温合金由奥氏体基体和M6C组成,组织中存在大量的堆垛层错。在650 ℃以下随温度的升高合金的抗拉强度和屈服强度缓慢减小,在650 ℃以上合金的抗拉强度迅速减小,屈服强度基本不变;在650 ℃以下延伸率和断面收缩率变化较小,在650 ℃以上则迅速增大。形变孪晶是导致在400~700 ℃范围内出现锯齿状应力-应变曲线的主要因素。合金断裂方式为韧性韧窝断裂,裂纹主要在γ/M6C结合界面处产生     

A286合金激光焊接接头的组织与高温持久性能

对A286合金板材进行了激光焊接和固溶时效处理,对比研究了激光焊接和固溶时效对合金焊接接头组织及高温持久性能的影响。结果表明,A286合金500℃高温持久性能高低顺序为激光焊接+固溶时效>母材>激光焊接。A286合金母材、激光焊接件和激光焊接+固溶时效件持久拉伸后均未出现晶粒明显拉长和明显持久蠕变。激光焊接件的焊缝呈明显枝晶组织,热影响区为等轴晶组织,焊缝与热影响区的过渡区窄,使焊缝和热影响区成为持久性能薄弱区域。固溶时效可降低偏析、消除残余应力,使焊缝与热影响区的过渡区变宽。激光焊接件高温持久断裂的断口韧窝浅,且存在解理面,而激光焊接+固溶时效件的断口韧窝均匀细小,呈现微孔聚集型断裂特征。从提高激光焊接件高温持久性能考虑,激光焊接后应进行固溶时效处理,改善焊接接头组织。     

热处理对镍基单晶高温合金微观组织和高温持久性能的影响

采用螺旋选晶法,制备了一种镍基单晶高温合金。在非真空箱式电阻炉中进行分级均匀化热处理,研究了热处理制度对合金显微组织及持久性能的影响。结果表明:合金的铸态组织由γ-Ni固溶体相、初生和次生的γ-′Ni3Al相、以及γ/γ′共晶相组成;1 305~1 310℃、16 h固溶处理后,次生γ′全部固溶,少量γ/γ′共晶没有完全固溶;1 315℃、16 h固溶处理后,γ/γ′共晶全部固溶;1 320℃、2 h固溶处理后,出现少量初熔;两次时效处理明显改变了γ′的尺寸、形貌及分布;合金经1 180℃、2 h 1 290℃、2 h 1 315℃、16 h AC 1 140℃、4 h AC 870℃、24 h AC完全热处理后,在1 100℃,137 MPa条件下持久寿命达到100 h。持久裂纹主要沿与拉应力垂直的枝晶间横向段萌生扩展,与γ/γ′共晶完全固溶状态相比,未固溶的γ/γ′共晶更容易成为主要裂纹源。     

再结晶层厚度对DD6单晶高温合金持久性能的影响

对铸态和固溶态的DD6单晶高温合金进行强度为0.4 MPa的15 s和30 s的表面吹砂,然后分别进行不同热处理,得到不同厚度的再结晶层,研究再结晶层厚度对DD6单晶合金持久性能的影响。结果表明:在1 230℃以下均产生胞状再结晶、1 280℃以上均产生等轴状再结晶。铸态吹砂,然后标准热处理获得40~60μm的等轴状再结晶层,固溶态吹砂并时效处理后获得15~25μm的胞状再结晶层,两种状态试样的再结晶层厚度均随着吹砂时间增加而增大。在三种持久条件下,合金的持久寿命均随再结晶层的增加而降低,即不吹砂试样固溶态吹砂15 s固溶吹砂30 s铸态吹砂15 s铸态吹砂30 s。     

固溶温度对DD6单晶高温合金组织与性能的影响

针对DD6单晶高温合金进行了不同固溶温度的工艺试验,研究4种不同固溶温度对合金组织、性能的影响。结果表明:合金在1320℃及1330℃两个温度下固溶处理过程中发生初熔,经1300℃及1310℃固溶处理后未发现初熔组织。和1310℃相比,在1300℃固溶处理后仍有较多的残留共晶组织。合金固溶温度由1300℃升高至1310℃时,在合金后续时效处理时析出的γ'相更加均匀、细小。高温力学性能测试结果表明,经1310℃固溶处理并两次时效处理后,DD6合金的高温拉伸和持久断裂力学性能优于1300℃固溶处理和时效处理的DD6合金。     

多次真空固溶处理对GH1131高温合金组织和力学性能的影响

利用真空高压气淬工艺研究了GH1131高温合金经1100~1170 ℃范围内多次真空固溶处理后的组织和力学性能。结果表明,固溶态组织包含奥氏体晶粒和颗粒状碳化物,且随着固溶温度的升高,晶粒度稍有增大趋势。GH1131高温合金经多次真空固溶处理后组织均匀,常温与高温力学性能稳定,经1100 ℃+1130 ℃+1170 ℃三次真空固溶处理后,晶粒度维持了6~8级,900 ℃高温抗拉强度达到200 MPa。     

锶及固溶处理对AM50镁合金组织和高温力学性能的影响

研究了添加不同含量的锶(Sr)及固溶处理(T4)对AM50镁合金显微组织和高温(150℃)拉伸性能的影响。结果表明:当Sr加入量为0.7wt%和1.4wt%时,AM50合金中形成了层片状的Al4Sr新相,而Mg17Al12相被抑制形成,固溶处理使Al4Sr相由层片状转变为颗粒状。当Sr加入量为2.8wt%和3.5wt%时,AM50合金中形成了骨骼状的Sr5Al9新相,固溶处理使热稳定性较高的Sr5Al9相由骨骼状向层片状和颗粒状转变。加入Sr能细化晶粒并显著提高合金在150℃下的拉伸性能,固溶处理明显提高了AM50-2.8Sr和AM50-3.5Sr合金高温下的抗拉强度,但对AM50-0.7Sr和AM50-1.4Sr合金高温拉伸性能影响较小。     

固溶处理对Ti-600高温钛合金蠕变性能的影响

研究了固溶处理温度和随后的冷却方式对Ti-600高温合金蠕变性能的影响。结果表明,为了获得最佳的抗蠕变性能,宜采用相变点以上的温度进行固溶及随后空冷的处理制度,合金在600℃、150MPa条件下进行蠕变变形,主要受晶界滑动和晶内位错的滑移和攀移所控制。     

一种镍钴基变形高温合金蠕变变形机制的研究

研究了一种新型镍钴基变形高温合金在650—815℃和不同加载载荷条件下蠕变后的变形组织.结果表明,经过固溶热处理后合金中存在2种尺寸的γ′相.当蠕变温度高于725℃时,大γ′相开始粗化.蠕变温度为650℃时,合金主要通过位错滑移切割γ′相形成层错的方式变形;蠕变温度在725—760℃之间时,蠕变变形组织主要为层错和微孪晶.随着加载载荷和蠕变温度的升高,层错和微孪晶不再独立存在于γ′相中,而是贯穿γ′相和基体;当蠕变温度升高至815℃时,合金主要通过位错绕过γ′相的方式变形.     

固溶处理对Ti-600高温钛合金蠕变性能的影响

研究了固溶处理温度和随后的冷却方式对Ti-600高温合金蠕变性能的影响。结果表明，为了获得最佳的抗蠕变性能，宜采用相变点以上的温度进行固溶及随后空冷的处理制度，合金在600℃、150MPa条件下进行蠕变变形，主要受晶界滑动和晶内位错的滑移和攀移所控制。     

镍基合金广义层错能的第一性原理研究

采用投影缀加波赝势和广义梯度近似方法计算纯镍以及含主要合金元素Cr、Co、Nb、Mo、W、Ru、Re的镍基固溶体合金的广义层错能.计算结果表明:合金元素与镍的原子半径差值△R及价电子数差值△V同时影响镍基固溶体合金的层错能和不稳定层错能,且合金元素对合金层错能的影响更为显著;镍基合金中位错交滑移和攀移能力主要与合金不稳定层错能和层错能的差值有关,其中Re、W和Mo是镍基合金最有效的固溶强化合金元素.     

固溶温度对Ni-Cr基高温合金组织与力学性能的影响

采用SEM、TEM、室温和高温拉伸试验等方法,研究了不同温度固溶处理对Ni-Cr基高温合金显微组织及力学性能的影响规律。结果表明:Ni-Cr合金铸态组织为典型的粗大枝晶结构,在晶界和晶内均有条状、块状的富含Nb和Ti的MC型碳化物。随着固溶温度的升高,碳化物数量逐渐减少,尺寸逐渐减小,在1100～1150℃时,碳化物溶解最为明显。随着固溶温度的升高,Ni-Cr高温合金室温力学性能表现为抗拉强度逐渐升高,1250℃固溶试样抗拉强度比1000℃固溶试样的抗拉强度增加了14.7%,屈服强度、伸长率变化不明显。合金高温(600℃)力学性能表现为随着固溶温度的升高,强度先升高后降低,当固溶温度为1100℃时,合金强度达到最大值,伸长率都在50%以上。     

7A04铝合金高温固溶的微观组织和力学性能

以7A04铝合金为例,通过高温预热装炉和高温短时固溶处理,结合金相组织观察和力学性能测试,研究了高温固溶处理对高强铝合金组织和性能的影响。结果表明：固溶时间相同时,随着固溶温度的提高,合金的强度提高,塑性变化不大;高温短时固溶合金强度的增加,主要得益于高温固溶时空位浓度的增加;采用500℃高温预热装炉、510℃20min固溶和140℃6h 150℃1h时效,使7A04铝合金的Rm,Rp0．2和A值分别达到了652．3N／mm^2、553．7N／mm^2和12．6％,而未见明显的过烧组织。     

固溶温度对GH5605高温合金组织和力学性能的影响

对压水堆核电站控制棒驱动机构钩爪部件关键动作零件用GH5605高温合金材料固溶处理工艺进行了研究,采用光学显微镜、拉伸试验、冲击试验以及硬度测试等方法,研究了GH5605高温合金不同固溶温度对其组织和性能的影响。结果表明:GH5605高温合金通过固溶处理不能完全溶解碳化物,且仍存在大量孪晶;随固溶温度的升高,晶粒长大;经过1200℃固溶处理后,合金组织均匀,具有最好的强度、塑性和韧性。     

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。     

DZ4镍基高温合金的再结晶

用扫描电镜和X射线衍射方法研究了DZ4合金喷丸试样在不完全固溶和固溶热处理过程中的再结晶行为．在保温2h条件下,DZ4镍基高温合金喷丸层在1000℃可发生再结晶;在不完全固溶热处理中,再结晶以胞状形式发生;在固溶热处理中,再结晶以晶粒形式发生;γ相对再结晶晶界迁移具有阻碍作用;再结晶速率和再结晶层厚度主要取决于热处理温度,保温时间影响不显著．拉伸试样的金相观察表明,DZ4合金在1220℃保温2h条件下再结晶的临界变形大约为0．9％;再结晶晶粒优先在拉伸试样表面形核．     

添加Ru对镍基单晶高温合金组织的影响

研究了添加Ru对镍基单晶高温合金铸态、热处理及长期时效组织的影响。结果表明:添加Ru导致合金的共晶含量升高、一次枝晶间距降低,固溶热处理困难。添加Ru后合金的层错能显著降低,基体中出现的扩展位错会阻碍后续位错的运动,有助于提高合金力学性能。1100℃长期时效时,添Ru加对筏化过程影响不显著,未改变TCP相的主要析出类型,但显著抑制了TCP相的析出;随时效时间的延长(如超过500 h),添加Ru对TCP相的抑制作用减弱。