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。     

固溶温度对K424合金显微组织与力学性能的影响

对K424合金进行不同温度的固溶处理((1200～1240)℃×4 h+空冷)。对固溶后的合金进行975℃/196 MPa条件下的高温持久试验和室温拉伸试验,并对其显微组织进行表征。结果表明,K424合金在1220、1230和1240℃完全固溶并重新析出均匀、细小且立方度较高的γ′相。相较于(1200～1210)℃×4 h不完全固溶处理,经(1220～1240)℃×4 h完全固溶处理后K424合金的持久寿命明显提高,但室温强度和塑性略低,经1220℃×4 h固溶处理后,K424合金的持久寿命最高,达到97.8 h,是最优固溶处理工艺。不规则的大尺寸γ′相钉扎合金晶界以及阻碍晶内位错滑移,是不完全固溶处理后K424合金室温强度和塑性略高的原因。较高的错配度和立方度、共晶基本溶解以及较高的γ′相体积分数是1220℃×4 h固溶处理后K424合金持久寿命最高的主要原因。     

DD6单晶高温合金二次γ’相的析出

研究了DD6单晶高温合金二次γ’相的析出规律和二次γ’相对持久性能的影响。结果表明:DD6合金固溶保温后炉冷,基体通道内有细小的二次γ’相析出;固溶后1120℃/4 h一次时效空冷,基体通道内有大量的二次γ’相析出;固溶后1120℃/4 h一次时效炉冷,基体通道内没有二次γ’相析出;固溶并一次时效后在870℃二次时效过程中,随保温时间增加二次γ’相逐渐溶解,32 h时效后二次γ’相完全消失,在随后空冷过程中没有二次γ’相析出。基体通道内的二次γ’相阻碍基体中位错的运动,促使位错剪切一次γ’相,因此基体通道内的二次γ’相降低DD6合金760℃/785MPa持久寿命;DD6合金标准热处理后,基体通道内的二次γ’相消失,760℃/785 MPa持久寿命显著提高。     

镁合金铸轧过程中表面点状偏析形成机制

研究了DD6单晶高温合金二次γ'相的析出规律和二次γ'相对持久性能的影响.结果表明;DD6合金固溶保温后炉冷,基体通道内有细小的二次γ'相析出;固溶后1120℃/4 h一次时效空冷,基体通道内有大量的二次γ'相析出;固溶后1120℃/4h一次时效炉冷,基体通道内没有二次γ '相析出;固溶并一次时效后在870℃二次时效过程中,随保温时间增加二次γ'相逐渐溶解,32 h时效后二次γ'相完全消失,在随后空冷过程中没有二次γ '相析出.基体通道内的二次γ'相阻碍基体中位错的运动,促使位错剪切一次γ'相,因此基体通道内的二次γ'相降低DD6合金760℃/785MPa持久寿命;DD6合金标准热处理后,基体通道内的二次γ'相消失,760℃/785MPa持久寿命显著提高.     

一种单晶高温合金的持久断裂行为

研究了一种单晶高温合金在不同试验温度和加载应力下的持久性能、失效机制和组织演变特征。结果表明:合金标准热处理后获得立方化较好的γ'相组织,在不同试验条件下都具有良好的持久性能。在相同加载应力下,随着试验温度升高,合金的持久寿命降低。760℃/800 MPa条件下的持久断裂为类解理断裂,980℃/250 MPa、1070℃/140 MPa、1100℃/140 MPa和1120℃/140 MPa的持久断裂为韧窝断裂,而850℃/550 MPa下的持久断裂为混合断裂机制。在760℃/800 MPa下持久断裂后,γ'相形状不变,但γ相通道沿垂直应力方向变大,沿平行应力方向变小。其它持久条件下都形成了筏排结构,随着温度的增加其厚度变大。在760℃/800 MPa、850℃/550 MPa和980℃/250 MPa条件下,没有发现析出TCP相,而在1070℃/140 MPa、1100℃/140 MPa和1120℃/140 MPa条件下,有少量针状的TCP相沿一定方向析出,主要含有Re、W、Mo等元素。     

两种热处理对镍基单晶高温合金CMSX-4微观组织和持久性能的影响

研究了第2代镍基单晶高温合金CMSX-4的标准多级预处理+固溶热处理(多级固溶)和一种超初熔点固溶热处理工艺对其组织、元素偏析和持久性能的影响。结果表明:合金经1280℃/1 h+1290℃/2 h+1300℃/6 h,AC+1140℃/4h,AC+870℃/16 h,AC多级固溶热处理(工艺1)后,元素偏析得到较明显改善,在980℃/250 MPa和1070℃/140 MPa条件下的持久寿命分别为207.50 h和280.84 h。工艺1的固溶热处理过程中形成较多固溶微孔,铸态微孔尺寸增大,这些显微孔洞在持久实验中成为合金的裂纹源,使合金发生微孔聚集型断裂,是CMSX-4合金发生持久断裂的关键原因。合金经1320℃/3 h,AC+1140℃/4 h,AC+870℃/16 h,AC超初熔点热处理(工艺2)后,改善合金元素偏析情况不如工艺1,但采用的固溶处理制度形成的微孔数量较少,持久寿命更高,在980℃/250 MPa和1070℃/140 MPa条件下的持久寿命分别为293.08 h和310.10 h。     

固溶温度对GH4720Li合金显微组织和力学性能的影响

通过光学显微镜、场发射电镜和力学性能测试,研究了固溶温度对GH4720Li合金显微组织(晶粒、γ′相)及力学性能的影响。结果表明:随着固溶温度的升高,一次γ′相含量减少,三次γ′相尺寸增大,晶粒长大的趋势也变得明显。当固溶温度超过1120 ℃后,一次γ′相回溶迅速,晶粒长大迅速,晶粒尺寸分布不均匀性增加。固溶温度与强度呈抛物线性关系,在1130 ℃强度出现峰值;固溶温度的升高,合金塑性下降,固溶温度超过1100 ℃时塑性下降得更快。680 ℃/830 MPa持久拉伸试验表明,随着固溶温度的提高,持久时间增加,当固溶温度超过1100 ℃持久时间增加明显,但超过1130 ℃持久时间基本不变;随着固溶温度的提高,持久塑性下降,但在1110 ℃之前下降缓慢,超过该温度塑性降低很快,甚至不达标。并讨论了固溶温度-组织-力学性能之间的关联性,该结果为GH4720Li合金盘件的固溶热处理工艺的选择提供了理论参考。     

两种热处理对镍基单晶高温合金CMSX-4微观组织和持久性能的影响

研究了第2代镍基单晶高温合金CMSX-4的标准多级预处理+固溶热处理(多级固溶)和一种超初熔点固溶热处理工艺对其组织、元素偏析和持久性能的影响。结果表明:合金经1280℃/1 h+1290℃/2 h+1300℃/6 h, AC+1140℃/4h, AC+870℃/16 h, AC多级固溶热处理(工艺1)后,元素偏析得到较明显改善,在980℃/250 MPa和1070℃/140 MPa条件下的持久寿命分别为207.50 h和280.84 h。工艺1的固溶热处理过程中形成较多固溶微孔,铸态微孔尺寸增大,这些显微孔洞在持久实验中成为合金的裂纹源,使合金发生微孔聚集型断裂,是CMSX-4合金发生持久断裂的关键原因。合金经1320℃/3 h, AC+1140℃/4 h, AC+870℃/16 h, AC超初熔点热处理(工艺2)后,改善合金元素偏析情况不如工艺1,但采用的固溶处理制度形成的微孔数量较少,持久寿命更高,在980℃/250 MPa和1070℃/140 MPa条件下的持久寿命分别为293.08 h和310.10 h。     

一种新型第三代单晶高温合金WZ30组织与性能的研究

本文通过热力学计算和实验验证优化了W、Mo、Co、Cr、Al、Ta等元素在单晶高温合金中的含量,设计了Re含量为5 wt%的新型单晶高温合金WZ30,并与典型二代、三代单晶高温合金进行了比较。结果表明,WZ30经热处理后获得均匀的γ′相显微组织,在760℃、980℃和1100℃下WZ30的屈服强度分别为938MPa、639MPa和436MPa,温度高于1000℃时拉伸性能优于二代单晶高温合金。在980℃/250MPa和1100℃/137MPa实验条件下,WZ30的持久寿命分别为642h和254h,持久寿命明显优于二代单晶高温合金。WZ30的低周疲劳寿命在980℃下明显优于二代单晶高温合金DD6。在高温长时间循环氧化实验中,WZ30显示出较好的抗氧化性和组织稳定性。     

固溶处理对挤压/等温锻复合工艺制备的GH710合金组织与性能的影响

采用光学显微镜、场发射扫描电镜及化学相分析等方法,研究了采用铸锭挤压/等温锻复合工艺制备的GH710合金经不同固溶温度热处理后的显微组织特征、室温拉伸和高温持久性能。结果表明,固溶温度对合金次生MC型碳化物和γ′相的影响显著。随着固溶温度升高,合金的次生MC型碳化物溶解度增大,钉扎晶界作用减弱,晶粒尺寸增大,室温拉伸性能降低;同时,固溶温度升高,使合金一次γ′相减少,二次γ′相增加,增加位错的绕越路径,提高合金持久寿命。为使合金获得良好的室温拉伸和高温性能匹配,固溶温度应控制在1170～1180℃;在标准热处理制度下,合金的抗拉强度达到1332 MPa,伸长率达到11.7%,表现出优异的强度和塑性。     

Ru对镍基单晶热暴露组织演变及持久性能的影响

对比研究了不含Ru的USTB-F7及添加2.5 wt％ Ru的USTB-F8两种镍基单晶高温合金的组织稳定性和持久性能.标准热处理与1100℃长期热暴露组织研究表明:合金USTB-F7中γ′相形貌介于球形和立方形之间,属中间态形貌;热暴露2000 h后,其形貌仍保持稳定,仅发生粗化而未发生筏排化.Ru的添加使Re元素在γ/γ′中的分配比增大,提高了合金USTB-F8的γ/γ′点阵错配度和γ'相的立方度,从而加速了长期热暴露过程中的筏排化进程,经2000 h热暴露发生了明显的筏排化现象.同时,合金USTB-F7热暴露700 h后在枝晶干处析出了富集Re、W和Cr元素的TCP相,Ru的加入有效地抑制了TCP相的析出,合金USTB-F8直至2000 h仍未析出TCP相.1100℃/140MPa持久性能测试表明,Ru显著提高合金的持久寿命,这与Ru增加合金中的y相体积分数和γ/γ′点阵错配度,促进筏排组织的形成,并减小时效组织中的γ通道宽度有关.     

Rejuvenation Heat Treatment of the Second-Generation Single-Crystal Superalloy DD6

The second-generation single-crystal superalloy DD6 with [001] orientation was prepared by screw selecting method in the directionally solidified furnace. The long-term aging of the alloy after full heat treatment was performed at1100 °C for 400 h. Then the rejuvenation heat treatment 1300 °C/4 h/AC ? 1120 °C/4 h/AC ? 870 °C/24 h/AC was carried out. The stress rupture properties were investigated at 760 °C/800 MPa, 850 °C/550 MPa, 980 °C/250 MPa and1100 °C/140 MPa after different heat treatments. The microstructures of the alloy at different conditions were studied by SEM. The results show that c0 phase of the alloy became very irregular and larger after long-term aging at 1100 °C for 400 h. A very small amount of needle-shaped TCP phase precipitated in the dendrite core. The coarsened c0 phase and TCP phase dissolved entirely after rejuvenation heat treatment. The microstructure was restored and almost same with the original microstructure. The stress rupture life of the alloy decreased in different degrees at various test conditions after long-term aging. The stress rupture life of the alloy after rejuvenation heat treatment all restores to the original specimen more than 80%at different conditions. The microstructure degradation of the alloy during long-term aging includes coarsening of the c0 phase,P-type raft and precipitation of TCP phase, which results in the degeneration of stress rupture property. The rejuvenation heat treatment succeeds in restoring the original microstructure and stress rupture properties of the alloy.     

Microstructure and stress-rupture property of an experimental single crystal Ni-base superalloy with different heat treatments

The influence of heat treatment on the microstructure and stress-rupture property at 1,100 °C/140 MPa was investigated in a 5.0 wt% Re containing experimental single crystal Ni-base superalloy. The results indicate that the γmorphology is nearly cuboidal in the dendrite core after conventional heat treatment. The lattice misfit of alloy becomes more negative after modified heat treatment and results in more cuboidal γ precipitates than that after conventional heat treatment. The increased stress-rupture life after modified heat treatment is attributed to higher γ volume fraction, more negative lattice misfit, well-rafted structure, and narrower c channel width.     

热处理对热锻模材料GH4698组织和性能的影响

研究了不同固溶温度和和冷却方式对GH4698合金的组织、室温性能、高温性能及断裂韧性的影响.结果表明:1030℃低温固溶,合金获得细小均匀的晶粒尺寸;1030℃固溶+炉冷,γ相初始尺寸偏大,屈服强度偏低,而1030℃固溶后空冷可以获得960 MPa室温屈服强度和750 MPa的750℃高温屈服强度,750℃高温断裂韧性...     

PLASTIC DEFORMATION AND DISLOCATION STRUCTURE IN γ'-PHASE OF A DIRECTIONALLY SOLIDIFIED Ni-BASE SUPERALLOY

The dislocation structure of directionally solidified(DS)Rene 80 superalloy during tensileand creep deformation has been studied by TEM.In tensile deformation,γ'shearing occurs byslip of APB-coupled(1/2)<110>dislocation pairs on{111}planes at temperatures below760℃.and by slip of SISF-seperated(1/3)<112>superpartials which have dissociated on{111}planes into a(1/2)<110>screw superpartial and a(1/6)<112>edgesuperpartial with an APB in between at temperatures equal to or above 760℃.In creepdeformation,γ'shearing occurs again by slip of SISF-seperated(1/3)<112>superpartialswhich have not dissociated on{111}planes and by diffusive slip of APB-coupled(1/2)<110>dislocation pairs at 760℃,618 MPa.However,no γ'shearing occurs at 980℃,190MPa.During secondary creep at 760℃,618 MPa or at 980℃,190 MPa,2-dimensional net-works have formed at γ/γ'interfaces,and the strain is mainly the result of diffusion control-led climb of dislocation networks at γ/γ'interfaces.The dependence of secondary creep rate εupon size a and volume fraction v_■ of cubic γ' has been found to be ■∝α/v_f~(2/3).     

Effect of grit blasting and subsequent heat treatment on stress rupture property of a Ni-based single-crystal superalloy SGX3

In the present study, the effect of grit blasting and subsequent heat treatment on the stress rupture properties of a third-generation nickel-based single-crystal superalloy SGX3 sheet was studied. It was found that the stress rupture life of alloy SGX3 sheet at 980 °C/250 MPa was reduced by about 60% by only vacuum heat treatment at 1100 °C for 200 h and further reduced by 20% and 70% respectively with grit blasting of 0.3 MPa/1 min and 0.5 MPa/2 min before heat treatment. The microstructure analysis results indicated that the degradation of stress rupture life of alloy SGX3 sheet by vacuum heat treatment was mainly attributed to the variation of γ/γ′ microstructure, i.e., the decrease in γ′ volume fraction and the coarsening of γ′ precipitates. Furthermore, such degradation by grit blasting and subsequent vacuum heat treatment should be attributed to the formation of cellular recrystallization with different thicknesses at the surface of alloy SGX3 sheet, which not only acts as the vulnerable site for cracks to initiate and propagate but also reduces the effective loading area.     

Ru对镍基单晶高温合金高温持久性能的影响(英文)

在真空定向炉中浇注了具有[001]方向的不含Ru和含Ru两个单晶高温合金,其它合金元素的含量基本相同,研究Ru对单晶高温合金在(980℃,250 MPa),(1100℃,140 MPa)和(1120℃,140 MPa)条件下持久性能的影响。结果表明,加入Ru能提高单晶高温合金的高温持久性能,提高作用随着温度的升高而降低。在断裂后的两种合金试样中都观察到γ′相定向粗化和筏排化,并且在(1100℃,140 MPa)和(1120℃,140 MPa)条件试样中有针状的TCP相析出,而在(980 ℃,250 MPa)条件试样中无TCP相析出。加入Ru减少了TCP相的析出数量。最后,讨论了加入Ru带来的合金组织变化进而提高合金持久性能的原因。     

长期时效对一种镍基单晶高温合金组织演化及持久性能的影响

研究了长期时效对一种镍基单晶高温合金显微组织及持久性能的影响。结果表明:800℃时效1000h后,γ′相仍保持立方体形态;980℃时效1000h、1010℃时效500h后,γ′相逐渐连接形筏。980℃时效500h、1010℃时效100h后,μ相以针状和颗粒状形态逐渐析出,980℃时随时效时间延长,μ相逐渐增加,1010℃时随时效时间延长,μ相先增加后减少。800℃长期时效后合金的持久寿命变化不大,980,1010℃时随时效温度升高和时效时间延长,合金的持久寿命递减。     

第二代单晶高温合金DD6在980℃长期时效后的显微组织与持久性能

选用980℃时效温度、分别对[001]取向标准热处理后的第2代单晶高温合金DD6进行100，200，300，400，600，800及1000h的长期时效，研究了合金的显微组织与持久性能。结果表明：DD6合金980℃／1000h长期时效后，无TCP相析出，组织稳定性优良：DD6合金980℃／1000h长期时效后980℃／248．2MPa的持久寿命高于180h，合金具有优异、稳定的持久性能。