镍基合金617B的组织结构与力学性能稳定性

研究了镍基合金617B在700 ℃下时效10000 h过程组织结构与力学性能的稳定性。供货态镍基合金 617B晶内分布TiN,晶界分布M23C6。时效后晶内和晶界析出M23C6,晶内析出γ′相。整个时效过程合金析出相的分布形态和相组成未发生明显变化,γ′相与基体保持共格关系,硬度和强度保持良好的稳定性,时效10000 h后的时效态合金仍具有较高韧性。研究成果为今后我国700 ℃USC机组选材提供试验数据。     

镍基合金的析出相及强化机制

用结构分析和性能测试方法,研究了2种镍基合金（617和625）的时效析出相及强化机制。结果表明：在760℃时效过程中,617和625合金均析出面心立方结构的M23C6碳化物和面心立方有序结构的γ′相,M23C6碳化物分布于晶界和晶内,γ′相分布于晶内。此外,625合金还析出体心四方结构的γ″相。2种合金的晶内析出相（M23C6和γ′）稳定性好,617合金的晶界析出相（M23C6）在760℃时效3000 h后聚集长大,仍为不连续分布,可阻碍晶界滑移;625合金的晶界相（γ″相）随760℃时效时间延长数量增多。M23C6作为时效态617合金的主要析出相,弥散分布于晶界和晶内,有利于析出强化,从而提高了617合金的强度和硬度。γ″相作为625合金中的强化相,γ″相与基体（γ）之间的点阵错配度大,共格应力导致的强化作用明显,导致时效态合金的高屈服强度和硬度。     

700℃超超临界锅炉管用617B合金时效组织演变

研究了700℃超超临界锅炉管用617B合金在720℃/10 000 h、800℃/2000 h和850℃/100 h时效和不同温度50 h时效过程中组织稳定性及力学性能变化。结果表明:617B合金在10 000 h长期时效末期组织稳定性较差,γ′相粗化且晶界上有有害相析出;温度对617B合金的组织稳定性影响较大,随着温度升高γ′相急剧粗化,晶内析出相发生转变;合金的硬度主要受γ′相析出规律的影响;720℃时效过程中晶内有拉链状析出相,其种类、结构有待进一步研究。     

Inconel 617B焊接接头750℃时效组织演变及对性能影响

研究Inconel 617B焊接接头750℃时效前后的组织,探讨时效过程中组织演变对硬度、强度和韧性的影响。结果表明:时效后,Inconel 617B晶界析出块状M_(23)C_6相,晶内弥散析出细小的球形γ'相和针状M_(23)C_6。随时效时间延长,晶界M_(23)C_6长大并连接;晶内γ'相增多、长大,但仍十分细小;晶内M_(23)C_6逐渐长大为薄板状,同时不断析出新的、细小M_(23)C_6。焊缝区时效过程中晶界和晶内析出相的变化与母材区类似,只是M_(23)C_6析出相更多分布在枝晶间。Inconel 617B焊接接头750℃时效硬度和强度先升后降,时效早期γ'相和M_(23)C_6的析出使硬度和强度上升,后因γ'相和M_(23)C_6相不断析出和长大使硬度和强度呈现下降趋势。时效早期韧性的显著下降则与晶界析出的M_(23)C_6和晶内析出的γ'相有关。随时效时间延长,Inconel 617B焊接接头的硬度、强度和韧性下降趋缓。     

蒸汽轮机用Waspaloy叶片材料长期时效组织及力学性能

研究了Waspaloy合金在标准热处理状态下,700℃长期时效过程中的组织和力学性能变化。结果表明,长期时效过程中Waspaloy合金析出相主要为MC型碳化物,M23C6型碳化物和γ'相,时效过程中并未发现有害TCP相。M23C6型碳化物在晶界呈链状分布,长期时效过程中其大小、分布基本不变,稳定性良好;γ'相在时效100 h后充分析出,尺寸随时效时间延长而长大,γ'粗化规律符合L-S-W理论,5000 h时效后γ'相形貌仍然为球形。时效100 h合金强度有小幅上升,随后随时效时间延长合金强度变化不大。     

K439B铸造高温合金800℃长期时效组织与性能演变

对K439B合金开展800℃、3000 h长期时效,研究合金显微组织及力学性能的演变,分析室温拉伸及815℃、379 MPa持久性能的变形机制。结果表明：热处理态K439B合金中的γ’相呈球状,晶界存在MC及M₂₃C₆ 2种碳化物,而枝晶间仅存在MC碳化物。在800℃长期时效过程中,γ’相的粗化遵循Ostwald熟化机制且形貌趋于立方化,γ′相粗化速率为71.7 nm³/h;晶界和枝晶间MC碳化物发生退化,M₂₃C₆碳化物析出含量逐渐增加。时效3000 h后晶界γ’相与M₂₃C₆碳化物存在■的位向关系。热处理态合金的室温抗拉强度和屈服强度分别为1159.0和911.5 MPa,815℃、379 MPa持久寿命为150.4 h。长期时效后γ’相尺寸增加使得位错的运动方式由以位错在基体中滑移为主向位错切入γ′相为主转变,γ′相中出现了更多的堆垛层错,合金室温拉伸强度和815℃、379 MPa持久寿命均降低。     

一种铸造镍基高温合金在热处理过程中的相析出行为和拉伸性能（英文）

研究一种铸造镍基合金(IN617B合金)在固溶处理和长期时效处理过程中的相析出行为和拉伸性能。在铸态的组织中,Ti(C,N)、M6C和M23C6为主要析出相,而经过固溶处理后,除少量Ti(C,N)残余外,绝大部分碳化物固溶到基体中。在700°C长期时效过程中,合金中相的析出行为主要包括3个方面:(1)晶界处M23C6碳化物的形貌由膜状转变成颗粒状,同时由于界面能的降低和元素向晶界的扩散,颗粒碳化物逐渐粗化;(2)晶内棒状M23C6碳化物具有择优生长方向[110],并与基体γ之间存在共格关系;(3)γ?颗粒可以通过限制碳化物形成元素的扩散来阻碍晶内M23C6碳化物粗化。在时效5000 h后,合金的抗拉强度明显增加,而合金的塑性明显下降。该合金具有稳定的显微组织,从而保证其在长期时效过程中具有优异的拉伸性能。     

长期时效对一种镍基合金的组织与性能影响

研究了一种镍基合金USC141在700℃长期时效过程中组织与性能的变化。结果表明,随时效时间延长,合金的室、高温强度一直保持在较高水平,而晶界碳化物的长大粗化以及逐渐连续成链状,会使得合金的塑性和韧性逐渐下降。时效过程中,合金中M_(23)C_6的析出量缓慢增加,而合金中M_6C型碳化物的演变过程包括3个阶段:(1)M_6C→M_(12)C转变阶段,主要由Mo和Ni元素的扩散进入引起,碳化物总量显著增加;(2)碳化物稳定阶段,碳化物类型以及析出量变化不大;(3)M_(12)C进一步析出、粗化阶段,主要由Mo元素的扩散进入引起,晶内新析出呈薄片状的M_(12)C碳化物。合金中的γ′相的析出行为也包括3个阶段:(1)γ′相快速析出长大阶段,同时颗粒大小趋于均匀化;(2)γ′相缓慢析出长大阶段,γ′相的尺寸和析出量缓慢增加;(3)γ′相粗化、融合阶段,相邻较小尺寸的γ′颗粒接触后融合成较大尺寸γ′颗粒,使得部分γ′相颗粒明显粗化以及总体颗粒尺寸的分布散度显著增加。     

激光沉积修复GH738合金时效热处理组织及性能

研究了双极时效热处理对激光沉积修复GH738合金显微组织及力学性能的影响。结果显示:沉积态显微组织为典型的外延柱状枝晶,枝晶间距约为10μm。经过时效处理后,修复区组织开始长大、合并。沉积态未发现γ′相,枝晶间存在立方状的MC型碳化物,枝晶干存在颗粒状M_23C_6型碳化物。经双级时效处理后,修复区析出γ′相:稳定化温度为820℃时,γ′相平均尺寸约为37 nm,碳化物在晶界处呈断续状析出。随着稳定化温度升高,γ′相及碳化物尺寸均有所增大,其中稳定化温度为840℃时,γ′相平均尺寸约为76 nm,碳化物呈项链状析出;稳定化温度为860℃时,γ′相平均尺寸无明显增大,部分γ′相发生明显粗化,尺寸达到150 nm,晶界处碳化物开始呈包膜状析出。力学性能测试结果显示:时效处理后试样抗拉强度明显提高,随着稳定化温度升高,抗拉强度先升高后降低,断后伸长率不断降低。     

镍基合金740H时效过程中的显微组织与相析出行为（英文）

借助扫描电镜、透射电镜和力学性能分析研究镍基合金740H在750°C时效10000 h过程中的显微组织和相析出行为及其对室温硬度和冲击性能的影响。供货态镍基合金740H的硬度低至HB 168,最高冲击吸收能量为96 J。经800°C标准热处理16 h后,晶内析出细小γ'颗粒,晶界析出少量碳化物,硬度提高到HB 304,冲击吸收能量降至15 J。当合金在750°C时效300 h时,硬度达到最大值HB 331。随着时效时间由300 h延长至10000 h,硬度和冲击吸收能量均降低,晶界碳化物M23C6数量明显增多,γ'相尺寸粗化。     

热处理对电弧增材制造Inconel 625合金显微组织和力学性能的影响（英文）

研究电弧增材制造Inconel 625合金热处理前后的显微组织和力学性能。未热处理样品的显微组织中形成枝晶镍基固溶体相、(Nb,Ti)C碳化物、Laves相和δ-Ni₃Nb二次相。固溶热处理导致Laves和Ni₃Nb相的溶解。此外,枝晶被大柱状晶取代。时效热处理导致晶界M₂₃C₆碳化物和纳米γ’’晶的析出。未经热处理试样的硬度、屈服强度、抗拉强度和伸长率与铸态合金的接近,其断裂为穿晶韧性断裂。固溶热处理能提高合金的硬度和屈服强度,降低伸长率,但对抗拉强度影响不大。此外,时效热处理导致拉伸性能变差,断裂模式转变为穿晶韧性断裂和沿晶脆性断裂的混合模式。     

时效处理对GH3625合金管材组织及性能的影响

采用OM、SEM、EDS能谱分析、万能拉伸试验机等手段,研究不同温度的时效处理对退火态GH3625合金管材组织及力学性能的影响。结果表明:随着时效温度的升高,晶界逐渐发生宽化,晶界碳化物的长大较为明显;800℃时效时,随时效时间的延长,晶界处析出的碳化物颗粒越来越密集,但是碳化物颗粒的尺寸并未发生明显变化,同时晶界和孪晶界还析出了少量由晶界向晶内延伸的针状δ相;时效处理后GH3625合金管材的晶粒组织仍为等轴晶粒,而时效过程中晶界析出相(碳化物、针状δ相)将会显著影响晶粒生长速率;800℃时效初期碳化物的形成减弱了固溶强化效应,时效后期δ相的析出起到一定的弥散强化作用,从而使合金的强度先降低后升高。     

LTES700R改进型合金700℃时效组织与性能北大核心CSCD

在LTES700R基础上发展了一种新型镍基耐热合金,并研究了该改进合金700℃时效后的组织与力学性能。结果表明:合金热处理后主要析出相为γ'、TiC、M_(23)C_6;在5000 h时效过程中合金组织结构稳定,Cr_(23)C_6在晶界处不连续分布,γ'粗化不明显;合金硬度随时效时间的延长先增加后缓慢降低。改进合金的室温和高温拉伸强度略低于LTES700R合金,长期时效的冲击韧性大于Nimonic263,晶界处不连续分布的碳化物增加合金晶界结合力,提高改进合金冲击韧性。     

DD6单晶高温合金叶片小角度晶界组织

采用扫描电镜和透射电镜研究了DD6单晶高温合金叶片小角度晶界的铸态组织、热处理组织和长期时效组织.铸态小角度晶界组织中,粗大γ′相和块状共晶沿晶界析出;热处理小角度晶界组织中,晶界上有一薄层γ相,晶界两侧的γ′相立方化较好,但由于小角度晶界的存在,γ′立方体不完整;1070℃长期时效500 h小角度晶界组织中,晶界上析出粒状碳化物,无TCP相析出,DD6单晶高温合金小角度晶界组织有很好的稳定性.     

一次时效温度对新型高强耐蚀GH925合金显微组织和力学性能的影响

为了研究一次时效温度对新型高强耐蚀GH925合金显微组织和力学性能的影响,利用热力学计算软件Thermo-Calc对合金中可能析出的平衡相及相组成进行计算并分析,采用超高分辨率场发射扫描电镜及附带能谱仪、扫描电镜和金相显微镜对合金中的析出相和冲击断口形貌进行观察。结果表明:一次时效温度对GH925合金中σ相和γ′相的析出行为影响显著;一次时效温度升高不仅会促进σ相在晶界上的大量析出并向晶内生长,而且会引起γ′相的粗化,导致合金强度和韧性降低;晶界σ相引起的脆化效应是导致沿晶断裂的根本原因。     

LTES700R改进型合金700℃时效组织与性能

在LTES700R基础上发展了一种新型镍基耐热合金,并研究了该改进合金700℃时效后的组织与力学性能。结果表明:合金热处理后主要析出相为γ'、TiC、M_(23)C_6;在5000 h时效过程中合金组织结构稳定,Cr_(23)C_6在晶界处不连续分布,γ'粗化不明显;合金硬度随时效时间的延长先增加后缓慢降低。改进合金的室温和高温拉伸强度略低于LTES700R合金,长期时效的冲击韧性大于Nimonic263,晶界处不连续分布的碳化物增加合金晶界结合力,提高改进合金冲击韧性。     

固溶后冷却方式对Inconel X-750合金组织和性能的影响

采用SEM、TEM、EDAX和相分析等分析手段,研究Inconel X-750合金固溶后不同冷却方式下组织和性能的变化。结果显示:水冷和油冷抑制合金中γ′相的析出,时效后均析出球形的γ′相。炉冷后合金中析出一次立方体形γ′相和二次球形γ′相,时效后再次析出球形γ′相;水冷和油冷后晶界上无碳化物析出,时效后晶界上均析出细小针状M₂₃C₆。炉冷后合金晶界上析出块状M₂₃C₆,时效后碳化物尺寸略微长大,形状基本不变;炉冷+时效后合金的强度最高,水冷+时效后合金的冲击性能最好。     

固溶温度对FGH95镍基合金持久断裂机制的影响

通过对不同温度固溶处理的FGH95合金进行组织形貌观察及持久性能测试,研究了组织结构对合金持久性能及其断裂机制的影响。结果表明:经1150℃固溶和时效处理后,合金中有粗大γ′相在较宽的边界区域不连续分布,其周围存在γ′相贫化区;经1160℃固溶及时效处理后,合金中粗大γ′相完全溶解,在晶内弥散分布高体积分数的γ′相,并有粒状(Nb,Ti)C碳化物在晶内及沿晶界不连续析出;经1165℃固溶和时效后,合金的晶粒尺寸明显长大,并有硬而脆的碳化物膜沿晶界连续析出。在650℃/1034MPa条件下,经1160℃固溶和时效的合金,由于在晶界处不连续析出的粒状碳化物对晶界具有钉扎作用,可有效阻碍晶界滑移,使合金具有较好的抗蠕变性能。合金蠕变后期的变形特征是晶内发生单取向和双取向滑移,随着蠕变进行,滑移迹线增多,并在晶界处引起应力集中,致使裂纹在晶界处萌生及扩展并最终导致断裂。     

FGH113A (WZ-A3) 粉末高温合金长期组织稳定性研究

采用光学显微镜、扫描电镜及能谱仪等观察分析了760℃和815℃长期时效下,FGH113A(WZ-A3)合金的晶粒组织、γ′强化相、碳化物等演变规律,通过力学性能测试分析了长期时效对合金拉伸性能的影响。结果表明：760℃和815℃长期时效对合金的晶粒尺寸与形貌均无明显影响。760℃长期时效后合金的γ′强化相尺寸与形貌无明显变化,但815℃长期时效至440h,γ′相开始长大且形貌由近立方状向近球形转化。760℃长期时效2020h后,碳化物由弥散分布的颗粒状,转变为晶界聚集析出连续型碳化物;815℃长期时效440h后,晶内开始析出针状碳化物,2020h后明显可见颗粒状碳化物在晶界富集,晶内针状碳化物持续增多。在704℃和760℃拉伸测试条件下,长期时效760℃/440h和760℃/2020h合金抗拉强度相当,屈服强度在2020h后反而有小幅提升;长期时效815℃下,合金拉伸性能表现出类似规律,拉伸强度较好与晶粒度保持稳定和晶界碳化物的钉扎作用有关。新型镍基粉末高温合金FGH113A在760℃和815℃长期时效下表现出优异的稳定性。     

固溶和时效温度对改型In617耐热合金组织的影响研究

采用箱式电炉、光学显微镜(OM)和扫描电镜(SEM)研究了改型In617锻态组织随固溶温度变化的规律以及碳化物、γ′相随时效温度变化的规律,结果表明:随着固溶温度的升高,合金晶粒尺寸经历了缓慢长大,局部粗化和快速长大三个过程.随着时效温度的升高,碳化物逐渐从晶界析出,从断续状演变至网状,γ′也逐渐在晶内均匀析出和长大....