镍基高温合金中位错与γ′相的交互作用

提供了位错切割γ′相的实验证明,并指出研究γ′相的结构与性能对了解其强化作用的重要意义。     

镍基粉末冶金高温合金中γ′相形态不稳定性研究

较系统地研究了低错配度FGH98I和FGH96合金在热处理条件下γ′相的形态演化行为.结果表明:γ′相的形态失稳形式可归纳为γ′相分裂和γ′相不稳定长出形态,γ′相分裂主要是γ/γ′相间弹性应变场的各向异性和溶质元素富集相互作用造成,而形状不规则的不稳定长出形态主要是由于基体或晶界局部溶质原子浓度(或过饱和度)变化导致γ′相的非平衡性生长,讨论了γ′相分裂和不稳定长出形态同时发生现象,及不连续脱溶析出导致扇形结构的形成机理.     

长期时效过程中FGH97合金γ′相演化规律

采用场发射电镜观察不同温度和时间时效后FGH97合金的显微组织,总结3种不同尺寸γ’相的演化规律。结果表明:不同温度下,随时效时间增加,一次γ’相和二次γ’相平均尺寸均存在最大值,三次γ’相平均尺寸均呈线性增长。550℃时效后二次γ’相分裂明显,由立方形长大为不规则形,分裂成田字花瓣形或蝶形,而后分解为小立方形,沿一定方向排列。而750℃时效后期,二次γ’相出现边界融合现象,且小三次γ’相聚集长大。γ’相尺寸变化导致时效后硬度值的变化。     

Hf含量对镍基粉末高温合金中γ′相形态的影响

研究了含Hf镍基粉末高温合金在长期时效处理过程中γ′相形态的演化过程.结果表明:合金在高温长期处理过程中立方状γ′相发生分裂、呈现出二重平行状和八重小立方体组态.八重小立方体组态作为择优形态不再发生分裂,处于低能稳定状态.不同Hf含量合金的错配度发生明显变化,γ′相的长大或粗化过程可以粗略地分为"界面控制"和"应变控制"2个阶段,γ′相间弹性相互作用能对合金中析出相的形态变化起着重要作用.     

镍基单晶高温合金中γ′相的类树枝晶生长特征

镍基单晶高温合金经充分均匀化、高温固溶和直接按时效处理后，沉淀出一种类树枝晶形态γ′相．类树枝晶γ′相的析出温度（Ｔ_（ｓγ′））敏感于局部合金成分，它的形核密度（Ｉ）与过冷度（△Ｔ_（γ′））成指数关系：Ｉ（μｍ~（－２））＝２．５×１０~（－３）ｅｘｐ（０，１１△Ｔ_（γ′））．在较小过冷度，类树枝晶γ′相尺寸与直接时效时间成正比．它的择优生长方向是〈１１０〉，与基体取向相同，完全共格．类树枝晶γ′的形核机制包括扩散和非扩散两种，并趋向对称形核．     

沉淀强化镍基高温合金中γ′相数量的计算表达式

一、引言近年来,由于合金设计和合金相分离,需要计算合金中γ＇相的数量。Woodyatt,Sims等利用对合金各相逐次递减的方法,得到合金中γ＇相的数量。Decker应用回归分析方法,由某些工业合金的实验资料,得出一个以体积百分数表达的计算公式. 作者对目前已经发表的沉淀强化镍基合金γ＇相的大量实验资料,进行综合分析,归纳成以下三条: 1.合金中所含碳化物相数量较少(总量在3％以下),其它相(如硼化物等)含量甚微,二者总和比γ＇相的数量少得多,可予以忽略不计,因而这种合金可以视为由γ奥     

镍基高温合金中γ′和γ相点阵常数的简捷人工神经网络预测法

介绍了一种测算镍基高温合金在不同温度下γ′和γ相点阵常数的简捷人工神经网络法，基于对多种镍基高温合金在不同温度下两相成分及其点阵常数数据归一化处理的反向传播神经网络模拟，得到了可以比较准确表达两相点阵常数与相成分、温度间复杂非线性关系的权值矩阵，由此可对镍基合金在不同温度下γ′和γ相的点阵常数进行测算，并获得与X射线衍射法测定数据甚为接近的点阵常数数据，证实了该方法的可行性及准确性。     

热处理对定向镍基高温合金DZ951γ′相的影响

采用光学显微镜和SEM研究了热处理对定向镍基高温合金DZ951组织的影响。结果表明：选择合适的热处理工艺，能使铸态合金中较大的错配度减小甚至消失。固溶温度越高，γ′相的尺寸越大。在1200℃其以上温度固溶处理时，γ′才能完全固溶于基体。固溶温度相同时，随着保温时间的延长，γ′相的尺寸增大。在1220℃固溶后进行时效处理，随着时效温度的升高，析出γ′相的尺寸增大。时效温度越高，γ′相的长大趋势越明显。合金经固溶处理和二级时效处理后，可获得两种尺寸的γ′相。     

镍基高温合金γ′相析出的经典动态模型及应用

基于经典形核理论,考虑温度和保温时间对沉淀相析出的影响,建立了镍基高温合金中γ′沉淀相析出模型.同时结合GH738合金在等温时效实验条件下获得的γ′相析出特征值数据,验证模拟计算结果的相对正确性.结果表明,沉淀相析出过程经典动态模型可较好预测多元复杂镍基合金体系γ′相以均匀形核为主的析出过程.进一步利用该模型对GH80A,GH738,U720Li和DD407共计4种典型高温合金计算分析了Al和Ti含量及其比值变化对γ′相析出行为的影响.结果表明,对于γ′相平衡态含量,Al的作用程度比Ti大;而在Al+Ti总量不变的前提下,Ti含量增加将对提高γ′相的析出驱动力,从而减少完全析出时间有较大的贡献;Ti含量的增加也将使得沉淀相在析出初期的数量增加,而尺寸减小.     

镍基粉末高温合金FGH4096中γ′相完全溶解温度的测定

通过JmatPro软件测试了镍基粉末高温合金FGH4096平衡相图,并根据γ′相平衡态溶解温度采用OM和SEM等方法研究了不同固溶温度下的γ′相溶解结果。结果表明,热力学软件JmatPro计算的FGH4096合金中的γ′相在930~1100 ℃大量溶解,完全溶解温度在1100 ℃以上。从1110 ℃到1130 ℃晶粒尺寸从16.1 μm长大至18.2 μm,变化不明显,从1130 ℃到1160 ℃,晶粒迅速从18.2 μm长大到28.6 μm。镍基粉末高温合金FGH4096中的γ′相起到强化作用的同时,对晶粒长大具有阻碍作用,随着固溶温度从1110 ℃升至1130 ℃,γ′相含量减少,其对晶粒的钉扎作用降低,导致晶粒有所长大。1130 ℃以上时,γ′相完全溶解,γ′相钉扎作用消失,晶粒迅速长大。最终确定FGH4096合金中γ′相实际的完全溶解温度为1130~1140 ℃。     

镍基单晶高温合金中γ′相的类树枝晶生长特征SCIEI

镍基单晶高温合金经充分均匀化、高温固溶和直接按时效处理后，沉淀出一种类树枝晶形态γ′相．类树枝晶γ′相的析出温度（Ｔ_（ｓγ′））敏感于局部合金成分，它的形核密度（Ｉ）与过冷度（△Ｔ_（γ′））成指数关系：Ｉ（μｍ^（－２））＝２．５×１０^（－３）ｅｘｐ（０，１１△Ｔ_（γ′））．在较小过冷度，类树枝晶γ′相尺寸与直接时效时间成正比．它的择优生长方向是〈１１０〉，与基体取向相同，完全共格．类树枝晶γ′的形核机制包括扩散和非扩散两种，并趋向对称形核．     

沉淀硬化镍基高温合金中γ′相体积百分数的计算表达式

本文对沉淀硬化型镍基高温合金中γ′相体积百分数的计算,提供一种解析方法。同时给出了导演过程和最终得到的计算公式f=(1.068C_(Al) 0.683C_(Tl) 0.368C_(Nb) 0.200C_(Ta) 0.470C_V 0.112C_W)/(0.566C_(Al) 0.343C_(Tl) 0.181C_(Nb) 0.096C_(Ta) 0.272C_V 0.070C_W 0.070C_(Mo) 0.114C_(Co) 0.130C_(Cr) 0.115C_(Ni))×100%式中,f——合金中γ′相的体积百分数; C_(Al)——合金化学成分中Al的wt-%; 其它符号类同。应用上述公式,可以从合金化学成分(wt-%),直接由计算给出合金中γ′相的体积百分数,经二十种工业合金对比验证是可用的。     

新型Co基γ-γ′两相高温合金研究进展

综述了L12有序结构沉淀相γ′-Co3(Al,W)强化的新型Co基高温合金的研究进展。重点介绍了在Co-Al-W三元合金的基础上添加不同合金元素后γ-γ′两相合金的典型显微组织、合金的成分偏析行为及高温性能,并展望了新型Co基两相高温合金的应用前景并指出了有待研究的问题。     

镍基单晶高温合金中γ/γ′元素分配行为的研究进展

本文总结了镍基单晶高温合金中γ/γ′元素的分配行为,单晶高温合金中Re、Cr、Co、Mo、Ru和W元素主要分布于γ相中,Al、Ta和Ti元素主要分布于γ′相中。同时,单晶高温合金中γ/γ′元素分配行为受到合金元素交互作用的影响,如Re、Cr和Mo元素的分配比随单晶高温合金中Re+Cr+Mo含量以及Ta+Ti含量的提高而增大,W元素的分配比随着单晶高温合金中Ta+Ti含量的提高而增大;Ru的添加使部分合金中出现了元素“逆分配”的现象,但Ru元素产生“逆分配”作用并非普遍现象;Ta元素的分配比随单晶高温合金中Ta-Al质量比的提高而显著降低。     

K44镍基高温合金长期时效过程中γ′相粗化对拉伸性能的影响

研究了一种抗热腐蚀高温合金K44在800,850和900℃经(1-10)×103h长期时效后γ′相的变化和拉伸性能．结果表明,γ′沉淀相的长大动力学符合Lifshitz-Slyozof-Wagner熟化规律,长大激活能为255 kJ／mol．相对较小的γ′相出现与弹性应变能相关的形态不稳定现象．合金屈服强度随时效温度升高和时效时间的延长而降低,可以由Labusch-Schwarz 强化理论来解释,但塑性却出现了波动．合金的强化机制为强相互作用位错对的切割机制．     

新型镍基粉末冶金高温合金中γ’相扇形组织形成以及演化行为研究

对新型镍基粉末冶金高温合金FGH98I进行不同工艺热处理,采用场发射扫描电镜和透射电镜等研究了合金中扇形组织的形成和演变.结果表明,FGH98I合金中扇形组织是由手指形二次γ’相枝晶和其间的γ基体组成,其形成具有择域特性,高度过饱和晶界的成分偏聚区可作为非均匀形核核心,通过自身浓度梯度扩散控制其长大、发展.标准时效处理使扇形组织长大和粗化,高温时效处理使扇形γ’相发生形态失稳,逐渐变成低能状态的稳定立方形状γ’相.     

FGH97合金连续冷却过程中γ′相的析出行为

为了研究固溶冷却速度对粉末高温合金FGH97的γ′相析出行为的影响,利用Gleeble-3800热模拟试验机以及模拟热处理炉获得了15～240℃/min的冷却速度,主要分析了不同冷却速度对二次γ′相尺寸、形貌以及合金力学性能的影响。研究发现,二次γ′相在冷却过程中发生析出、长大,甚至是粗化,并且其形貌、尺寸以及析出温度、析出范围主要取决于冷却速度,而时效处理几乎没有影响。在15℃/min的较低冷速下,二次γ′相发生粗化并分裂,形成0.38μm左右的方形颗粒,这些二次相周围还会析出三次γ′相;而当冷却速度达到60℃/min时,二次γ′相尺寸降至0.22μm左右,三次γ′相析出则被完全抑制。在析出相含量、尺寸以及γ/γ′错配度的共同作用下,合金强度随着冷却速度的增加呈现出先降低后升高的趋势。     

镍基单晶高温合金γ和γ′相合金元素分布特征

用测算的办法分析了镍基单晶高温合金中γ和γ′相元素的分布特征.枝晶干和枝晶间γ和γ′相的化学成分测算表明,Cr、Mo、Co主要分布在γ相中,Ta、Al主要分布在γ′相,Ta在γ和γ′相中的分配比最大,W的分配比最小,Cr、Mo、W元素的分布特征为01,为正分布.对枝晶干和枝晶间错配度的测算表明,枝晶干和枝晶间的错配度相差较大,枝晶间的γ-γ′错配度大于枝晶干的错配度,这与试样中这两个区域γ′的尺寸大小和形态特点相对应.     

镍基单晶高温合金γ′的定向粗化机理

研究了外应力作用下［００１］取向镍基单晶高温合金γ／γ′共格弹性应变各向异性及γ′定向粗化驱动力问题;针对γ′析出相由立方形演变成杆状、片状和块状筏形组织的实验现象,描述了γ′发生Ｐ型、Ｎ型和Ｐ－Ｎ型定向粗化时原子的扩散途径以及共格相界面的迁移行为;分析了γ′沿不同取向定向粗化时对总相界面能的贡献并讨论了γ′的纵向合并行为．