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。     

GH5188合金流变行为研究

通过在Gleeble-3500型热模拟实验机上对GH5188合金进行等温热压缩实验,在变形温度为1030~1150℃、应变速率为0.01~10s-1的条件下,研究其热压缩变形的流变应力变化规律。在应力-应变结果的基础上,采用引入应变量因素的Arrhenius方程,建立了描述GH5188合金高温变形特性的本构方程。结果表明:变形温度和应变速率对GH5188合金流变应力影响显著,随变形温度升高和变形速率的降低,相同变形程度下合金的流变应力显著降低,并且在较低的应变下合金即可达到稳态流变状态。GH5188合金流变应力计算值和实验值相对误差较小,所建立的本构方程具有良好的预测能力。     

激光选区熔化GH5188合金组织和性能研究

针对GH5188高温合金支板的激光选区熔化制造工艺,设计了不同的增材制造工艺方案,对比分析了不同的增材制造工艺参数和热处理工艺参数对产品的微观组织和力学性能的影响,总结了GH5188高温合金支板的激光选区熔化工艺设计要点。最终获得了满足要求的激光选区熔化GH5188高温合金支板零件。     

热成形工艺对GH5188钴基高温合金薄板晶界特征分布的影响

采用热处理和热模拟试验探究温度与变形量对GH5188钴基高温合金薄板晶界特征分布的影响,通过电子背散射衍射对不同热成形工艺下的GH5188钴基高温合金进行分析表征,探索优化GH5188钴基高温合金晶界特征分布的工艺。研究表明,热处理温度为1050℃时重合位置点阵(CSL)晶界比例最大,此时样品中产生大量∑3晶界及其他低∑CSL晶界,且有汇聚成晶界团簇的趋势。CSL晶界的数量随着变形量的增大而减少,小角度晶界比例随之增加,孪晶趋向于沿纵向排列。热成形后,∑3晶界比例峰值所对应的温度由1050℃下降至1000℃,热成形条件为1000℃、 10%变形量时, CSL晶界比例最大,达到43%。∑3晶界占CSL晶界总体的70%以上,其特征分布是晶界优化的关键。     

基于BP神经网络的GH5188高温合金本构模型

采用Gleeble-3500热模拟试验机对GH5188高温合金试样进行热压缩试验,研究其在应变速率为0.001~0.1s^-1和变形温度在1000~1150℃时的热变形行为;建立了基于BP神经网络的本构模型,并验证了所建本构模型的可靠性,最后基于误差计算分析了BP神经网络本构模型的精度。结果表明,温度和应变速率对GH5188合金流变应力的影响明显,随着压缩温度升高和应变速率降低,GH5188合金流变应力明显减小。经定量误差计算分析,BP神经网络本构模型应力预测偏差值在10%以内的数据点占97.92%,BP神经网络模型能准确地预测GH5188高温合金的高温流变应力。     

两次时效GH80A合金的组织特征

采用光学显微镜和透射电镜观察了两次时效的ＧＨ８０Ａ合金的显微组织,其特征为：（１）晶内存在大小两种尺寸的γ;（２）晶界析出不连续的近形Ｍ２３Ｃ６碳化物;（３）晶界存在尺寸较大的γ相。作者认为这种组织特征是两次时效的ＧＨ８０Ａ合金具有优良性能的主要原因。     

GH710高温合金长期时效中的组织演变

研究标准热处理(1180℃×4 h/AC+ 1080℃×4 h/AC+845℃x24 h/AC+ 760℃×16 h/AC)后的难变形镍基高温合金GH710在650℃和870℃经0～3000 h长期时效后的组织演变.结果表明:650 ℃时效时,γ '相粗化不明显,晶界碳化物基本不变,合金组织稳定性良好;长期时效时,γ'相的粗化行为遵循扩散控制的L-S-W粗化机制,且时效温度越高,粗化速率越大;870℃时效时,一次γ'相急剧粗化,但时效2000 h后发生部分回溶,晶界碳化物聚合粗化现象严重,且硬度值也下降明显.     

GH4169、GH4169plus和GH4738高温合金组织稳定性

为了获得不同沉淀硬化相作用的高温合金在高温长期时效过程中的组织稳定性的对比规律,对3种应用最为广泛的高温合金GH4169、GH4169plus、GH4738经720℃时效后的显微组织和硬度变化进行了对比分析。结果表明,合金的组织稳定性与晶界相和弥散强化相有关,晶界碳化物较晶界δ相稳定,γ'相较γ″相有更好的稳定性,但同为γ'相,组织稳定性还与其和基体的错配度有关。对比3种合金,随时效时间的延长,GH4169plus合金的稳定性稍次于GH4738合金,但要优于GH4169合金。     

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合金热加工过程中的显微组织演化数学模型

采用Thermecmastor—Z型热加工模拟试验机对GH4169合金热态变形过程中(温度范围为960～1020℃，应变速率范围为10^-2～50s^-1，等效应变范围为0．357～0．916和变形后高温滞留阶段内(滞留时间为0～15s)的显徽组织演化过程进行了实验研究，定量地测定了试样内的动态再结晶晶粒尺寸和再结晶体积分数。根据实验结果，指出了GH41．69合金热加工过程中的主要显微组织演化过程是动态和亚动态再结晶，确定了峰值应力和峰值应变与锻造热力参数间的关系，建立了动态再结晶和亚动态再结晶过程的运动学方程和晶粒尺寸演化模型，从而为预测和控制GH4169合金锻件的组织性能提供了依据。     

镍基高温合金GH4698的热变形组织演变机理

采用热模拟等研究方法,对不同变形工艺条件下的GH4698热变形组织演变机理开展了研究。结果表明:高温低速变形有利于动态再结晶进行,材料发生完全动态再结晶的初始变形温度大于1150 ℃;从工程角度出发,合金初始变形温度推荐1200 ℃,采用低速变形原则(0.01~0.1 s^-1),为获得相对均匀的锻造组织,终锻温度应高于1050 ℃,锻造过程可多火次完成;经GJB 3782标准推荐多级热处理后,晶粒内部存在大量弥散分布的γ′纳米析出物,起到良好的析出强化作用。     

热处理制度对GH2132合金组织性能的影响

研究了不同热处理制度对GH2132合金组织和性能的影响。采用Thermo-Calc软件对GH2132合金中析出的平衡相进行热力学模拟,以及电子显微镜观察热处理前后合金中微观形貌以及相。结果表明,热处理过程中时效温度对合金中γ'相的析出及分布具有重要影响,固溶处理可以调整合金的晶粒尺寸。随时效温度升高,合金中主要强化相γ'相尺寸及数量均增加,从而增加了合金的抗拉强度和屈服强度。     

初始晶粒度对GH720Li合金等温热变形组织演变的影响

对3种不同初始晶粒度的锻态GH720Li合金的等温热变形组织演变行为进行研究。结果表明,细于ASTM 6.5级的晶粒度是最终获得均匀细小热变形晶粒组织的关键临界初始组织条件,而初始ASTM 10级以上晶粒度合金具有较宽的热加工窗口。初始晶粒度对流变行为的影响非常明显,晶粒组织越粗大,合金的流变抗力越大。初始ASTM3级合金热变形时不连续和连续动态再结晶都发挥重要作用,初始ASTM 6.5级合金热变形时以不连续动态再结晶为主,初始ASTM 10级合金热变形时除了动态再结晶,超塑性变形机制也起重要作用。进一步确定了初始ASTM 6.5和ASTM 10级晶粒度的合金获得均匀细晶组织的热加工区间。     

GH141高温合金的热加工工艺

通过高温拉伸试验、热顶锻落锤试验、M6C相析出规律分析以及高温扩散退火试验等一系列试验,研究了GH141合金的热加工塑性。结果表明,GH141合金在1000～1150℃范围内加热具有良好的热加工塑性,生产中最佳加热温度为1170℃,使M6C相在加热过程中全部回溶,开锻温度≥1100℃,停锻温度≥1000℃。合金在锻造前应先进行(1180±10)℃高温扩散退火处理,保温时间≥10 h。     

GH4096合金在长期热暴露过程中的组织演化

基于粉末冶金René88DT合金的成分,采用新型定向凝固铸锭变形工艺研制了GH4096合金,并研究了其固溶时效热处理后在700~900 ℃长期热暴露过程中γ′相的粗化和晶界析出相的析出行为。结果表明:GH4096合金在700 ℃热暴露时具有良好的组织稳定性,晶内γ′相的尺寸稳定在70 nm左右,未发现明显的长大行为,晶界上未发现析出相;750 ℃热暴露500 h以上时,二次γ′相开始出现聚集长大现象,晶界开始出现不连续析出相,但γ′相的长大速度和晶界析出相的析出速度均比较低;800 ℃以上长期热暴露时,γ′相的粗化速度和晶界析出相的析出长大速度明显加快。长期热暴露后晶内二次γ′相的尺寸与Larsen-Miller参数近似呈线性关系,晶界析出相以M₃B₂和μ相为主。     

热处理过程中DD6单晶高温合金的组织演化规律与力学性能

研究了DD6单晶高温合金在热处理过程中的显微组织演化规律以及初熔组织的生成机理。通过研究不同固溶时效处理对γ′相形貌、尺寸分布和体积分数的影响且分析了完全热处理后合金的显微硬度和拉伸性能,从而确定了合金最佳的热处理工艺。结果表明,通过差热分析法和金相观察法确定合金的初熔温度在1300~1310 ℃。在1315 ℃固溶处理4 h,枝晶间/枝晶干γ′相尺寸趋于一致,呈立方状均匀排列。在固溶处理过程中,γ/γ′共晶组织熔化生成了不规则初熔组织。在不同的一次时效工艺下,1120 ℃时效4 h空冷后,γ′相立方度更好,尺寸分布更均匀。合金最佳的热处理工艺为1290 ℃×1 h+1300 ℃×2 h+1315 ℃×4 h, AC+1120 ℃×4 h, AC+870 ℃×32 h, AC。合金在完全热处理后,随拉伸温度从室温升高至850 ℃时,强度达到峰值,温度继续升高,强度下降;在760 ℃拉伸时塑性最差,随着拉伸温度从760 ℃升高到950 ℃,塑性提高。     

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。     

GH4141难变形高温合金铸态组织析出相鉴别及均匀化过程中演变行为

GH4141变形高温合金因具有较高的高温强度和良好抗氧化性能,被广泛用于制造航空航天发动机高温承力部件。本文基于化学成分分析及晶体学法,对GH4141难变形高温合金铸态组织中典型析出相进行了详细鉴别与解析。通过高温均匀化实验,分析了均匀化过程中析出相回溶行为。1130~1160 oC中低温均匀化条件下,原铸态组织中针状σ相、板状η相、M3B2型硼化物以及γ’强化相等回溶至基体,M6C型碳化物仍可存在。1190~1210 oC高温均匀化条件下,合金中包括M6C在内的大部分析出相已回溶至γ基体,组织中仅剩余少部分MC型碳化物。MC型碳化物在固液两相区回溶,较难通过均匀化热处理彻底回溶消除。