Nimonic 80A高温合金静态再结晶行为元胞自动机模拟

为研究Nimonic 80A高温合金双道次热压缩变形过程中静态再结晶组织结构演变特征,基于热加工过程中加工硬化、动态回复、静态回复、静态再结晶等物理冶金学原理,建立了二维元胞自动机模型。模型给出了静态回复系数、孕育期、晶界迁移速率等参数的变化方程。为了确定各方程中的参数,进行了一系列双道次热压缩实验。模拟结果表明,随着间隙时间和温度的增加,静态再结晶晶粒尺寸和再结晶分数均显著增加。其中,随着间隙时间的增加,未再结晶部分的静态回复作用增强,新晶粒的长大驱动力逐渐减小,静态再结晶分数增加的速率缓慢降低直至趋于0。实验结果证实,该元胞自动机模型能有效预测Nimonic 80A高温合金热变形过程中的静态再结晶行为。     

一种镍基粉末高温合金的静态再结晶行为

用EBSD和SEM等技术手段研究了热变形后的某种新型镍基粉末高温合金在不同温度下的静态再结晶行为。结果表明,镍基高温合金的静态再结晶开始温度在900℃以上,合金的显微硬度显著下降;而在组织中存在的γ’相和碳化物颗粒抑制再结晶晶粒的长大,在1100℃再结晶退火后合金的平均晶粒尺寸在约5μm。     

一种新型镍基高温合金的动态再结晶行为

采用等温热压缩实验研究了一种新型镍基高温合金在不同热变形条件下(变形温度1040～1120℃、应变量0.35～1.2、应变速率0.1 s^-1)的动态再结晶行为。通过光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)和电子背散射衍射仪(EBSD)研究变形温度和应变量对合金热变形过程中组织演变和动态再结晶(DRX)形核机制的影响。结果表明,根据加工硬化率曲线能够准确确定DRX出现的临界应力和临界应变。合金的DRX晶粒体积分数随变形温度和应变量的增加而增加。在高温低应变速率下,不连续动态再结晶(DDRX)和连续动态再结晶(CDRX)形核机制同时发生。随着变形温度的升高,CDRX形核机制减弱,而CDRX机制在高温条件下占据主导。随着应变量的增加,合金中DDRX机制逐渐变强。热变形后期,CDRX仅作为辅助形核机制发挥作用。另外,Σ3孪晶界的形成有助于DRX晶粒的形核。     

典型镍基高温合金的再结晶机理

研究了GH4760、GH4738和AD730典型镍基高温合金在热变形过程中的动态和静态再结晶行为,并进行了压缩热变形和固溶退火实验。结果表明,动态和静态再结晶的成核机制以涉及晶界凸起的不连续机理为主。在动态和静态再结晶过程中,普通晶面向低指数晶面转变,产生了不同类型的台阶晶界,这种转变将使更多的晶界具有较低的能量。Σ3晶界上阶梯边界的形貌大多分解为{111}₁/{111}₂和90°{112}₁/{112}₂小平面。台阶状晶界促进了晶界迁移,加速了再结晶过程。再结晶完成后,部分台阶晶界保留,界面能降低,促进了后续晶粒生长。     

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．     

第三代新型镍基单晶高温合金再结晶行为研究

对第三代新型镍基单晶高温合金试样表面施加载荷处理,并在1 100~1 330℃保温4 h,研究合金铸态和热处理温度及载荷对再结晶行为影响。结果表明,DD9-X合金在1 100℃和1 200℃处理下加载区域附近并未发生明显的再结晶现象;1 300℃处理加载区域形成了枝晶状的再结晶晶粒;1 330℃处理试样的加载区域形成了等轴状再结晶晶粒,证实了γ′相粒子的溶解是再结晶产生的必要条件。由于铸态合金含有粗大γ′相以及γ+γ′共晶相组织,同等条件下,合金铸态试样的表面再结晶深度和区域面积均小于热处理态。随着载荷大小的增加,DD9-X合金试样的再结晶深度和区域面积都明显增加。     

镍基单晶高温合金再结晶过程仿真分析

以DD6镍基单晶高温合金为对象,建立了合金再结晶过程中晶粒形核长大、储能分布的数学模型,利用计算机模拟技术分析了材料热处理过程中再结晶的动力学曲线。模拟结果和文献实验结果具有很高的吻合度,为镍基单晶高温合金蠕变性能的优化提供了参考。     

镍基690合金的动态再结晶行为研究

通过热物理模拟实验研究了690合金在热变形过程中的再结晶行为,使用定量金相的方法建立了690合金的再结晶图。结果表明:热变形过程中690合金发生明显的动态再结晶行为,变形参数对690合金热变形后的显微组织具有重要影响;应变速率为1s-1是非常重要的应变速率临界点,在该临界点进行热变形时动态再结晶程度最小;所建立的再结晶图能够对690合金的热加工成形工艺参数的制定提供重要依据。     

GH625镍基高温合金动态再结晶模型研究

在Gleeble热模拟机上对GH625合金进行了等温热压缩试验,获得了不同变形条件下该合金的真应力-真应变曲线,并对热压缩试样的微观组织进行了分析。通过对实验数据的计算,获得了GH625合金发生动态再结晶所需的临界变形量与变形温度和应变速率的函数关系;建立了合金动态再结晶的运动学方程,用该方程预测的动态再结晶体积分数与实测值吻合较好,误差的平均值为13%;构建了GH625合金的晶粒长大模型,用该模型预测的晶粒尺寸值与实测值之间的误差平均值为7.52%。GH625合金动态再结晶的形核方式主要为晶界弓出形核和亚晶合并长大形核。     

新型镍基粉末高温合金动态再结晶的数学模型

采用Gleeble 15 0 0热模拟试验机对新型镍基粉末高温合金在 10 70℃～ 1170℃ ,应变速率为 5× 10 - 4s- 1～2× 10 - 1s- 1的条件下进行了轴向压缩试验。通过加工硬化率和应变的关系曲线确定稳态应变εs,并绘制了该合金的动态再结晶图。结果表明 ,Zener Hollomon参数变化对动态再结晶的临界应变量影响较小 ,对稳态应变量影响较大 ,并建立了该合金的动态再结晶动力学模型和晶粒尺寸模型     

NiCoCrAlYTa涂层/镍基单晶高温合金界面再结晶

采用低压等离子喷涂技术在镍基单晶高温合金上制备了NiCoCrAlYTa涂层,通过不同的真空热处理和预处理制度研究其对涂层/镍基单晶界面的影响.结果表明,1080℃真空热处理界面扩散带均产生胞状再结晶体,而1000℃和850℃无再结晶产生.预处理时喷砂压力大于0.2 MPa,在1080℃,6 h热处理后再进行850℃,24 h时效处理界面扩散带均产生再结晶体,无喷砂时无再结晶产生.同时热处理后界面处出现元素的相互扩散及富Ta的Ni2Ta和Cr2Ta相,Ta在胞状晶内偏聚.     

高温耐热合金Nimonic 80A锻造工艺探讨

船舶、坦克用柴油机的排气阀主要采用Nimonic 80A锻制而成.Nimonic 80A具有很高的耐热性能,在高温下强度高,变形抗力大,增加了锻造成形的难度.本文通过研究试验,提出了一套切实可行的胎模锻造成形方法.     

镍基Nimonic105合金的热处理工艺优化

研究了Nimonic105镍基合金的热处理工艺对合金室、高温力学性能的影响,发现只采用固溶处理(单固溶或双固溶)可有效提升Nimonic105合金的室温冲击韧性,且固溶处理后,冷速越快对合金韧性的提升越大。本文推荐Nimonic105合金的优化热处理工艺为1150℃×4 h,水冷+1065℃×2 h,水冷。结合力学性能和相分析结果可知,Nimonic105合金的γ'相可提高室、高温屈服强度;M23C6相仅能提高Nimonic105合金的高温抗拉强度和高温塑性,对Nimonic105合金的室温抗拉强度和室、高温屈服强度的影响不大,而且晶界大量析出的M23C6相是Nimonic105合金冲击韧性下降的主要原因。只进行双固溶处理后可获得12%的γ'相和2.5%的M23C6相,使得Nimonic105合金具有较好的室、高温强度和塑性,同时保证了其冲击韧性仍处于较高的水平。     

多向锻造AZ80A镁合金的静态再结晶行为

采用实验观察和理论计算相结合研究经多向锻造后AZ80A镁合金等温退火过程中的显微组织演变与再结晶动力学。结果表明:经多向锻造后的AZ80A镁合金在150℃退火处理时,随着退火时间的延长,再结晶晶粒逐渐增多,退火时间为3600 s时,发生再结晶的体积分数约为88%;175℃退火时,合金在1800 s时已经发生了完全再结晶,且有部分晶粒发生长大;200℃退火时,合金在360 s时的再结晶体积分数约为70%,900 s时再结晶晶粒发生长大;250℃退火时,退火360 s后,再结晶晶粒已经发生了部分长大。利用Avrami再结晶动力学方程计算可得到多向锻造态AZ80A镁合金的再结晶激活能为71.48 kJ/mol,合金在150、175、200和250℃退火时再结晶完成的时间分别为4160、1387、485和85.6 s;计算结果与实验结果一致。     

镍基单晶高温合金蠕变行为研究进展

从镍基单晶高温合金蠕变中γ'相定向粗化和筏化、蠕变各向异性、蠕变寿命预测及Re和Ru元素对蠕变性能的影响方面,综述了镍基单晶高温合金蠕变行为的研究进展,并对镍基单晶高温合金的发展方向进行了展望。     

镍基高温合金的腐蚀行为研究

在人工合成烟气和煤灰环境中,分别研究了550℃和700℃下镍基高温合金的腐蚀行为,并分析了其腐蚀机理。结果表明,高温镍基合金在550℃和700℃下主要发生了低温热腐蚀,腐蚀产物主要有硫化物、氧化物和尖晶石相。     

镍基单晶高温合金的动态再结晶(英文)

利用高温蠕变试验,研究SRR99单晶高温合金在低应变速率下的动态再结晶行为。结果显示,在大气环境且无涂层保护的情况下,长时间高温低应力作用会使单晶合金发生动态再结晶,动态再结晶的温度和临界应变量均低于静态再结晶,再结晶晶粒均位于试样边缘的γ′相贫化层内,再结晶深度较浅,一般不超过15μm。在高温低应变速率下,再结晶以完整晶粒的形式发生,晶粒内无条状γ′相存在。单晶合金在高温低应变速率下的动态再结晶行为主要与高温氧化有关。在实际服役条件下,表面涂层可有效抑制动态再结晶的发生。此外,还利用高温压缩试验,研究了SRR99单晶合金在高应变速率下的动态再结晶行为。在高应变速率下,单晶合金发生动态再结晶的温度和临界应变量均显著提高,再结晶以胞状组织的形式发生,晶胞内含有大量粗大的条状γ′相。     

基于计算机仿真镍基单晶高温合金再结晶过程分析

再结晶是影响高温合金高温蠕变性能的重要因素.以DD6镍基单晶高温合金为研究对象,建立了再结晶过程中形核生长、储能分布、晶粒长大的数学模型,利用计算机模拟技术分析了材料热处理过程中再结晶的整个过程和动力学曲线.该研究为镍基单晶高温合金生产过程中的蠕变性能优化提供了参考.     

DZ417G镍基定向凝固高温合金的再结晶

研究了喷砂和机加工后DZ417G合金在热处理过程中的组织演化及其对拉伸、持久性能的影响.结果表明:喷砂和机加工后,DZ417G合金样品热处理后表面发生了再结晶.扫描电镜观察发现固溶处理样品中的再结晶晶粒呈等轴晶晶粒,而在时效处理后再结晶晶粒呈胞状形式生长.表层再结晶使室温拉伸强度有一定程度的降低,对高温拉伸强度影响不大.表面再结晶厚度在持久过程中增加.表层等轴晶再结晶组织使持久性能降低,二次胞状再结晶组织将导致持久性能的进一步降低.     

GH4049镍基高温合金的高温蠕变行为

研究了镍基变形高温合金GH4049,在实际工作温度范围700～900℃,应力137～600 MPa下的高温拉伸蠕变行为,得到了蠕变后的高温应变恢复曲线.提出了应用参数优化估计的方法,在较大温度及应力范围内,计算稳态蠕变率的宏观唯象公式中的各参数,并用ZA27和GH4049合金的实验数据验证了该方法的可行性.GH4049合金各温度下的稳态蠕变速率与所施加的应力,在双对数坐标系下呈线性关系,应力指数平均值为7.685 1,平均稳态蠕变激活能为543.6 kJ/mol.