950℃热暴露对K403镍基合金组织和性能的影响

针对镍基铸造高温合金K403,在950℃高温下分别进行了5、50和100 h的热暴露试验,研究热暴露对K403合金显微组织和室温力学性能的影响.结果表明:K403合金经高温热暴露后,晶内和晶界析出M6C碳化物,y'相聚集长大且边角发生钝化,随热暴露时间的延长,出现y相边角钝化变成圆形或近圆形,部分y相发生定向相互连接粗化的现象和趋势;合金的名义屈服强度和抗拉强度随热暴露时间的延长而下降,而塑性则明显提高,导致合金强度下降塑性提高的主要原因之一则是γ'强化相的聚集粗化;热暴露前后,室温拉伸断口均为枝晶组织断裂,热暴露后的试样拉伸断面出现少量沿晶断裂特征和浅而小的韧窝,且存在韧窝的数量随热暴露时间的延长而增多.     

K403镍基合金热暴露下的组织稳定性研究

采用拉伸试验、扫描电镜、透射电镜等试验分析手段研究了K403镍基铸造高温合金在温度为800~950℃、时间为50~200 h热暴露后组织稳定性与性能的变化。结果表明:随着热暴露温度的提高,γ’相聚集长大、边角发生钝化,γ’相形貌由方形向圆形或近圆形转变,部分γ’相发生定向排列连接粗化的现象越显著;合金仅在850和900℃热暴露条件下有少量有害的针状TCP脆性相(σ相)析出;随着热暴露温度的升高,合金抗拉强度下降幅度增大,延伸率呈上升趋势。其主要原因是由于γ’相的粗化聚集和TCP相的析出。     

恢复热处理对K403镍基高温合金组织与性能的影响

对涡轮叶片用典型材料镍基高温合金K403进行应力时效模拟使用后的叶片,再对其进行恢复热处理。采用扫描电镜和力学测试设备对铸态试样、预先应力时效试样和恢复热处理试样的微观组织与力学性能进行了测试分析。结果表明,不同时间预先应力时效K403合金试棒经恢复热处理以后,微观组织中的γ′强化相明显细化,形貌接近立方,恢复热处理试样的高温抗拉强度和高温持久寿命都优于未经处理的合金试棒。预先应力时效时间越长,恢复热处理后合金试棒的高温持久寿命提高率越高。     

K480镍基高温合金钎焊接头组织与性能

采用Ni-Nb-W-Co-Cr-Al钎料对K480高温合金进行真空钎焊,通过扫描电镜和能谱分析研究了钎焊接头微观组织和钎焊保温时间对微观组织的影响,通过拉伸试验机研究了钎焊接头高温拉伸性能的变化规律。结果表明,在1 220 ℃×15 min镍基钎料可与高温合金粉末发生冶金反应生成致密完整的钎焊接头。钎焊接头主要由高温合金粉末颗粒、γ+γ′共晶相、含Si硼化物相和富Nb的Ni3Si相组成。与此同时,钎料中的Nb,W等元素向母材发生扩散生成(Nb,Ti)C和(Mo,W,Cr,Ni)3B2相。随着钎焊保温时间延长,合金粉末颗粒不断长大,接头中脆性化合物总量减少,含Si的硼化物逐渐由块状、条状转变为骨架状(Mo,W,Cr,Ni)3B2相,保温时间超过1 h,接头内出现大尺寸孔洞缺陷。保温时间为15 min时可获得最佳的接头性能,980 ℃高温拉伸强度为585 MPa,达到母材性能的90%以上。保温时间超过1 h后,钎焊接头高温拉伸性能出现下降趋势,其原因主要是由于(Mo,W,Cr,Ni)3B2骨架状结构和大尺寸孔洞缺陷的出现所致。创新点： (1)采用Ni-Nb-W-Co-Cr-Al镍基钎料钎焊K480合金,高温拉伸强度可达到母材强度的90%。(2)延长钎焊保温时间有利于接头内元素扩散,减少脆性化合物相,从而提高接头性能。(3)对于使用大间隙钎焊工艺的Ni-Nb-W-Co-Cr-Al镍基钎料,延长保温时间,接头内脆性化合物相总量降低,但含Si的硼化物相逐渐由块状、条状转变为对接头性能更加不利的(Mo,W,Cr,Ni)3B2骨架状结构,保温超过1 h时接头内甚至出现孔洞缺陷,接头性能呈现下降趋势。     

镍基铸造高温合金的热等静压处理

评述了镍基铸造高温合金的热等静压（HIP）处理对组织和力学性能的影响。镍基铸造高温合金由于存在着铸造工艺难以消除的气孔类缺陷，严重影响着合金的使用可靠性和成品率，通过HIP处理后的合金，不仅可有效地消除合金中的缺陷，获得致密合金，而且还可改善合金的显微组织，提高合金的拉伸、持久和疲劳性能，显著地减小性能分散度。     

K417铸造镍基高温合金热机械疲劳行为的研究

研究了K417合金在400-850℃同相（IP）和反相（OP）的热机械疲劳（TMF）行为,并且与850℃等温疲劳（IF）性能进行了比较,结果发现：K417合金IF和TMF都具有循环硬化特征,IF的循环硬化能力与TMF的要高,与等温疲劳寿命相比较,在相同机械应变幅下,TMF的寿命降低,而且同相（IP）的寿命比反相（OP）的寿命更低,SEM断口及断裂纵向剖面检查发现,同相TMF的沿晶开裂是导致其疲劳寿命比反相TMF低的主要原因。     

K403合金涡轮导向器的精密铸造工艺

采用精密铸造工艺生产K403镍基铸造高温合金涡轮导向器铸件,研究了蜡模快速成型、型壳的制备、浇注系统以及铸造过程对成型工艺的影响,铸造出符合要求的导向器铸件。该研究为叶片类精密铸件的工艺参数控制及优化提供了参考。     

高温精炼处理对铸造镍基高温合金组织与性能的影响

研究了高温精炼处理对铸造镍基高温合金组织与性能的影响.普通铸造镍基合金枝晶组织粗大,晶界碳化物呈链状分布,晶内碳化物呈草体汉字状密集分布于枝晶间,是合金塑性低的主要原因.经高温精炼处理后,合金的枝晶组织细化,晶界及枝晶间的碳化物数量减少,γ γ共晶相数量增加,晶界碳化物呈不连续质点状分布,晶内碳化物的密集程度下降,拉伸塑性和蠕变(持久)寿命得以明显提高.经1 650℃,5 min高温熔体处理后,合金室温延伸率由3.5%提高到9.2%,700℃高温塑性由2.0%提高到8.0%,900℃高温塑性由2.8%提高到9.6%,蠕变寿命由34 h提高到52 h,蠕变塑性由4.3%提高到6.11%.推荐的最佳高温精炼处理制度为1 650℃保温4 h.分析了高温精炼处理对合金液态结构、凝固组织与性能的影响机理.     

镍基铸造高温合金K35的热腐蚀行为

研究了涂有7596Na2SO4＋25％NaCl盐膜的镍基铸造高温合金K35在800℃～900℃的热腐蚀行为．结果表明．该合金在实验条件下发生高温热腐蚀．在800℃，腐蚀动力学曲线大体遵循抛物线规律．腐蚀产物分为3个区域：即外层是以Cr2O3为主相对致密的具有保护性的氧化层，中间层是富Ti层，内层是以舢、Ti为主的氧化物．腐蚀形貌观察说明，热腐蚀的发展主要伴随着致密氧化层的增厚以及Cr2O3保护性氧化膜的挥发，且涂盐导致Cr2O3挥发温度降低．在800℃及850℃表面有少量硫化物形成，随腐蚀温度增高有内硫化物产生．腐蚀动力学和腐蚀形貌特点支持热腐蚀的硫化-碱融机理模型。     

铸造镍基高温合金K445的热疲劳行为

利用开有V形缺口的平板试样,研究了新型铸造镍基高温合金K445在最高温度分别为800,850,900℃,最低温度为室温的热循环下的热疲劳行为．通过光学显微镜和扫描电镜观察合金的组织和热疲劳裂纹形貌,研究热疲劳损伤机制．结果表明,热疲劳主裂纹主要从V形缺口处萌生,沿晶界扩展,而二次裂纹则穿晶扩展．当最高循环温度为800℃时,碳化物的组成和分布起主要作用,（Ti,Ta）C型碳化物的开裂处以及碳化物与基体的界面处是裂纹优先扩展区域．当最高循环温度为900℃时,高温氧化起重要作用,应力辅助作用下的晶界氧脆是主要损伤机制．     

Effect of 950 oC Thermal Exposure on Microstructures and Properties of Ni-Based K403 Alloys

针对镍基铸造高温合金K403,在950℃高温下分别进行了5、50和100h的热暴露试验,研究热暴露对K403合金显微组织和室温力学性能的影响。结果表明:K403合金经高温热暴露后,晶内和晶界析出M6C碳化物,γ’相聚集长大且边角发生钝化,随热暴露时间的延长,出现γ’相边角钝化变成圆形或近圆形,部分γ’相发生定向相互连接粗化的现象和趋势;合金的名义屈服强度和抗拉强度随热暴露时间的延长而下降,而塑性则明显提高,导致合金强度下降塑性提高的主要原因之一则是γ’强化相的聚集粗化;热暴露前后,室温拉伸断口均为枝晶组织断裂,热暴露后的试样拉伸断面出现少量沿晶断裂特征和浅而小的韧窝,且存在韧窝的数量随热暴露时间的延长而增多。     

热暴露对新型铝基活塞合金组织和性能的影响

研究了Al-Si-Cu-Mg-Ni新型活塞合金经过固溶时效热处理后,再在350℃热暴露不同时间(0～1 000 h)后的显微组织和性能.结果表明:随着暴露时间的延长,合金的室温和高温剩余强度明显下降,在0～10h,强度降低较快,10h后,合金的室温和高温抗拉强度基本稳定在209 MPa和51 MPa;随着暴露时间的延长,合金的伸长率明显提高,在0～1 00 h,伸长率显著提高,100 h后,其室温和高温伸长率基本稳定在2.8％和8.9％.随着热暴露时间延长,热处理组织中的块状初生硅无明显变化,粒状共晶硅长大并粗化,均匀地分布于基体中,Q和θ相长大并粗化.     

复合强化对渗铝K403合金组织和力学性能的影响

针对航空发动机涡轮叶片榫头渗铝污染后产生的尺寸偏大和力学性能下降的问题,采用水吹砂+振动光饰和水吹砂+喷丸强化+振动光饰两种复合方法对渗铝后的K403合金试样进行处理,研究复合方法对K403渗铝试样微观组织和力学性能的影响。对两种方法处理后试样的微观组织、渗铝层元素分布、物相组成、残余应力和疲劳寿命进行测试。结果表明:渗铝后,试样表面存在残余拉应力,渗铝层厚度约27.3μm,主要相为β-NiAl和α-Cr;水吹砂+振动光饰处理后,试样表面产生了360 MPa的残余压应力,试样的疲劳寿命提高了1.49倍;水吹砂+喷丸强化+振动光饰方法处理后,试样表层产生了较大的残余压应力,距离表面0.04 mm处残余压应力值最大,约为686 MPa,应力影响深度约0.2 mm,试样的疲劳寿命提高了3.44倍。     

热暴露对Cr-12Nb合金组织与性能的影响

采用机械合金化+热压工艺制备出成分为Cr-12Nb的Cr/NbCr2合金.对该合金进行800℃保温不同时间的真空热暴露实验,研究了热暴露对合金组织与性能的影响.结果表明,合金在前30h的热暴露过程中析出了细小的Laves相NbCr2,随热暴露时间的延长,Laves相NbCr2不再析出,并发生聚集长大.Cr-12Nb合金的致密度在热暴露过程中稍有增加,而维氏硬度随热暴露时间的延长先升高后下降,但整体均高于热暴露前,维氏硬度在热暴露50h后达到6.1 GPa,较未热暴露提高了3.3％.Cr-12Nb合金的室温压缩屈服强度、抗压强度和塑性应变随热暴露时间的延长先上升后下降,屈服强度和抗压强度整体而言均高于未热暴露时的强度.热暴露50h后合金的屈服强度和抗压强度分别从热暴露前的1843 MPa和1911MPa提高至1884MPa和2372MPa.塑性应变在热暴露10h后达到最大值13.2％,热暴露50h后下降至8.1％,较热暴露前下降了33.6％.     

热暴露对激光沉积Ti60A高温钛合金组织性能影响

对比研究了激光沉积Ti60A高温钛合金经600℃,100 h的恒温热暴露和循环热暴露后显微组织、拉伸性能及断口形貌。结果表明,恒温热暴露后α相体积分数略有增大。循环热暴露后β相体积分数显著减小,α相体积分数增加约12%。这2种热暴露后合金中Ti3Al共格有序相和100~150 nm的六方S2型椭球状硅化物(TiZr0.3)6Si3的析出基本一致,拉伸性能均明显下降,尤其是循环热暴露后的塑性几乎丧失,这与合金组织在循环热应力作用下的显著变化密切相关。     

微量元素对AI-Cu-Li合金热暴露后显微组织和性能的影响

研究了微量Ce、Ag对一种Al-Cu-Li合金热暴露后显微组织和性能的影响。Ce的添加提高T1相的抗粗化能力，有利于稳定合金热暴露后的力学性能；Ag的缺少降低了乃相的稳定性，使合金在150℃热暴露后的强度损失较大，但却使合金在200℃热暴露后保持较高的强度，这与不含Ag的合金在200℃热暴露时大量θ相析出有关。