高钨镍基高温合金K416B富W相的析出行为

研究了K416B合金中富W相的析出行为与合金浇注温度和凝固速率的关系。结果表明,在相同冷却速率下,合金的浇注温度由1500℃降低到1450℃时,晶粒尺寸明显减小。在不同浇注温度下,合金中均有块状α-W相在残余共晶中析出,α-W相形貌差别不大。合金的残余共晶中存在大尺寸的M6C相,而残余共晶的边缘处有小尺寸的M6C相。高凝固速率时,合金中富W相数量减少、尺寸减小,表明富W相析出受到明显抑制。对于铸造高钨镍基高温合金,选择合适的浇注温度以及保温体系加快凝固初期的冷却速率,可以控制富W相的析出和转变,从而优化合金性能。     

Ta对低Cr高W铸造镍基高温合金显微组织的影响

用金相显微镜、定量金相、扫描电镜(SEM)、能谱分析(EDX)及X射线衍射(XRD)研究了0％，4％，6％Ta(质量分数)3种成分的低Cr高W铸造镍基高温合金铸态及热暴露后的显微组织，结果表明：Ta是强MC碳化物形成元素，它形成MC碳化物的倾向低于Nb、高于Ti，当合金中Ta的原子百分含量超过Nb3倍时，Ta在MC碳化物中的原子百分含量超过Nb。Ta是强γ'形成元素，它促进共晶γ’的形成，在合金成分中以等量原子百分含量的Ta代替Al不会改变合金的共晶γ'数量。在高W铸造高温合金中M6C是比MC更加稳定的碳化物，Ta的加入不能抑制1100℃，500h长时热暴露后MC完全转变为粒状或片状M6C。MC分解时释放的碳还促使σ(W,Mo) C→M6C反应。对Ni-1．5Cr-10Co-16W-2Mo-5Al-1Ti-1Nb基础成分合金，其最佳的含Ta量为4％(质量分数)，而且含碳量应低于0．07％(质量分数)。     

热处理对一种镍基高温合金组织和持久性能的影响

研究1220℃×4h固溶+1150℃×4h时效+870℃×24h时效、1220℃×4h固溶+870℃×24h时效和直接进行1100℃×4h三种热处理制度对一种新型镍基高温合金组织和性能的影响.结果表明,这三种热处理制度都能明显提高合金在1100℃/40 MPa的持久寿命,分别将其由24h提高到65、64和53 h.合金的组织铸态由γ、γ'以及少量的MC碳化物和M382硼化物组成.γ'体积约占58％.合金经过固溶+二级时效的处理,MC碳化物主要以颗粒状分布在晶界.同时γ'分为两种尺寸和形态.经过高温固溶+时效热处理后,发生了MC向M23C6退化的反应,使合金的塑性降低.γ'形状为规则的立方体,且尺寸只有0.4 μm.直接1100℃时效也使合金析出两种尺寸和形态的γ',而且使碳化物变得细小.     

Al含量对一种高W铸造高温合金组织与持久性能的影响

以不同Al含量的高W铸造高温合金K416为研究对象,对不同Al含量合金在975℃/240 MPa条件下的持久性能和室温基体显微硬度进行了测试.结果 表明:随着Al含量的提高,合金的持久寿命和显微硬度均呈下降趋势,Al含量中限和高限合金在975℃/240 MPa条件下的持久寿命低于技术条件规定值.进一步的组织表征结果表明...     

B对高W镍基高温合金凝固行为的影响

研究了B对一种高W镍基高温合金凝固行为的影响。结果表明,B阻碍了枝晶的长大,增加中心等轴晶晶区,细化铸锭晶粒;同时B加剧了合金中Nb,Ti,W等元素的偏析,抑制了凝固过程中η相的析出,使MC析出形态由长条状变为块状.     

Mo含量对一种镍基单晶高温合金显微组织和持久性能的影响

采用螺旋选晶法制备镍基单晶高温合金,研究了Mo含量（质量分数）分别为2％,3％,4％时合金的显微组织和高温持久性能．结果表明：3种成分合金的铸态组织均由γ和γ′相组成．1100℃,500h热暴露后,4％Mo合金中的μ相大量析出并长大,3％Mo合金中只有少量μ相析出,2％Mo合金中不析出μ相．析出的μ相主要由Mo,Re,W,Cr,Co和Nb等元素组成．其中,Mo形成μ相倾向最强;Re,W和Cr次之;Nb和Co最小．大量棒状μ相的析出严重损害了合金的高温持久性能,少量“相不降低合金的高温持久性能．考虑到Mo的固溶强化作用使合金高温持久性能升高,对于Ni-5Cr-10Co-4W-3Re-5.6Al-8Ta-1Ti-0．5Nb基础成分合金,最佳的Mo含量为3％．     

微量元素对镍基高温合金共晶数量的影响

利用光学显微镜、扫描电子显微镜、定量金相分析、差示扫描量热仪等研究了微量元素对一种镍基高温合金共晶数量的影响。结果表明,添加B、Zr、Y等元素都使合金的共晶数量有了明显的增加,而且同时加入两种微量元素对共晶数量的影响更加显著。分析表明,Zr、Y等元素由于具有较大的原子半径,阻碍了元素的扩散,导致糊状区偏析加剧而促进共晶组织的形成。而添加B增大了凝固区间,从而促进元素偏析导致共晶数量增加。     

Zr对一种高Al+Ti镍基高温合金均匀化过程组织演变的影响

采用真空感应炉制备了一种高Al+Ti含量镍基变形高温合金铸锭,然后将其重熔成三种Zr含量的铸锭。观察了这些铸锭的显微组织并对其进行了均匀化处理,重点研究了Zr对这类合金均匀化后显微组织演变的影响。结果表明,Zr对铸锭原始晶粒的尺寸和形貌没有明显影响。添加Zr显著促进了非平衡(γ + γ′)共晶和富Zr相在枝晶间析出,并且增加了枝晶间区域显微孔洞的形成。经均匀化处理后,三种Zr含量铸锭中的非平衡相完全溶解,枝晶偏析明显减轻,晶粒发生了明显长大,且Zr含量越高晶粒长大的越显著。三种Zr含量铸锭中显微孔洞的尺寸和面积分数均较原始铸态的明显增加,且Zr含量越高孔洞形成越多。Zr增加铸态合金中孔洞形成主要与Zr向剩余液相中的富集阻碍合金凝固有关。Zr促进均匀化过程中晶粒长大和孔洞形成的主要原因是,较多(γ + γ′)共晶和富Zr相的析出加剧了溶质元素间的相互扩散。     

Pt-Al涂层对一种镍基单晶高温合金抗热腐蚀行为的影响

采用电镀Pt和化学气相沉积渗铝法在一种镍基单晶高温合金表面制备Pt-Al涂层,该涂层为单一β-(Ni,Pt)Al相结构.选用涂盐法分别在无涂层和Pt-Al涂层试样表面涂覆Na2SO4盐,并在900℃常压炉中进行热腐蚀实验.通过热腐蚀动力学、热腐蚀产物、热腐蚀宏观表面形貌和微观结构的对比,分析Pt-Al涂层对镍基单晶高温合金热腐蚀行为的影响.采用XRD、SEM、EDS和EPMA等检测方法进行分析.实验结果表明:经900℃热腐蚀后,Pt-Al涂层可以提高基体合金的抗热腐蚀性能,Pt-Al涂层试样的热腐蚀速率小于无涂层试样;β-(Ni,Pt)Al相中的Pt原子能够抑制S原子向β-(Ni,Pt)Al相中扩散,将S原子阻隔在氧化物-金属界面处,从而降低基体合金的热腐蚀速率;Pt原子也能够将大量难熔的Ta原子阻隔在互扩散区内,仅有少量的Ta原子扩散到氧化物中,减少了Ta2O5的形成;此外,Pt-Al涂层能够在一定程度上抑制氧化膜-金属界面处孔洞的形成.     

镍基高温合金高温塑性变形的流动应力变化及微观组织特征

在变形温度1000～1100℃、变形速率0.001～1 s-1、应变0.9条件下对镍基高温合金进行单轴压缩试验.采用EBSD研究了试样的显微结构,分析了合金在热变形过程中的真应力-真应变曲线中动态软化和应变硬化两个阶段的微观组织演变规律,包括晶粒尺寸、局部取向差及其相对迁移率的交互作用.对动态软化机制和应变硬化现象进行...     

C对镍基单晶高温合金DD90组织的影响

研究了不同含量C对镍基单晶高温合金DD90凝固组织的影响。结果表明：随着C含量的增加,一次枝晶间距逐渐增大,凝固范围逐步扩大。随着C含量的增加,合金中碳化物数量逐渐增加。碳化物形貌从块状变为汉字体状,最后连接成复杂的骨架状。随着C含量的增加,γ/γ′共晶体积分数减少,粗大的初生相γ’减少。C的添加增大了Al的偏析,减弱了Re、Mo、W的偏析。     

高温运行对镍基焊缝异种钢接头显微组织的影响

通过显微组织观测和裂纹形貌观察,分析ERNiCr-3焊丝填充的F92/Super304H异种钢接头焊缝裂纹性质与原因。结果表明,裂纹位于第4和5层焊道焊缝中心或近中心的树枝晶晶间或亚晶间,沿晶分布,裂纹面上可观察到方向性一致的树枝晶和自由凝固面形成的晶胞,裂纹具有典型的镍基焊缝金属凝固裂纹的形貌特征,为焊接凝固裂纹。该裂纹产生的原因是接头第4和5层焊道宽度达16～21 mm,每层单道焊道,焊道摆动宽度大,焊缝金属高温停留时间长,使以奥氏体结晶模式凝固的焊缝金属生成方向性极强的粗状发达的树枝晶,Ni,Nb,Si和Ti等元素偏析于树枝晶晶间或亚晶间,形成Ni-Nb,Ni-Si等低熔点共晶,在凝固收缩应变作用下,沿枝晶界或亚晶界开裂,镍基填充焊缝固有的凝固裂纹敏感性和接头焊接工艺因素是导致该裂纹产生的主要原因。

     

定向凝固镍基高温合金的高温蠕变

研究了一种定向凝固镍基高温合金在870℃,330—420MPa应力下的高温拉伸蠕变性能．结果表明：蠕变曲线表现了较短的减速蠕变阶段和较长的加速蠕变阶段,其蠕变变形机制为位错在第二相粒子间的Orowan弯曲过程,而不是由扩散过程所控制加速蠕变阶段蠕变速率的起始增加是显微组织发生变化（γ’相的定向粗化）的结果,而不是蠕变裂纹的形成与扩展．蠕变断裂数据符合MonkmanGrant关系．最终的断裂过程受控于蠕变裂纹的扩展速度     

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．     

型壳保温方式对一种等轴晶镍基铸造高温合金组织和力学性能的影响

通过设计型壳保温方式改变合金凝固冷却速率,分析了凝固冷却速率对一种等轴晶镍基铸造高温合金K4750显微组织和室温拉伸性能的影响。设计的四种型壳保温方式包括填砂、试棒不包保温毡、包单层保温毡和包双层保温毡,型壳试棒处的凝固冷却速率大小顺序为：试棒不包保温毡≥填砂＞＞包单层保温毡≥包双层保温毡。标准热处理后,型壳填砂的试棒室温抗拉强度最高(1115MPa),试棒不包保温毡次之(1095MPa),包单层保温毡与包双层保温毡最差(分别为950MPa和952.5MPa)。室温屈服强度、延伸率和断面收缩率变化规律与室温抗拉强度相同。采用OM、SEM以及EBSD等方法表征合金显微组织,发现型壳填砂、试棒不包保温毡、包单层保温毡和包双层保温毡的试棒晶粒均为等轴晶,平均晶粒尺寸分别为176μm、167μm、325μm、315μm。填砂和试棒不包保温毡合金凝固冷速较快,形成的细小等轴晶在应力条件下易于协调变形,凝固过程形成的MC型一次碳化物更细小且主要呈块状,有利于抑制变形时微孔洞、裂纹的扩展,显著提高了合金室温拉伸性能。相反,型壳包单层和双层保温毡的合金凝固冷速较慢,形成的大尺寸等轴晶不利于晶粒间的协调变形,析出的大尺寸长条状MC型一次碳化物促进孔洞、微裂纹的萌生与扩展,使合金室温强度和塑性均显著下降。     

喷射成形镍基高温合金的显微组织特征

采用喷射成形技术制备了镍基高温全金沉积坯,对合金沉积态、热等静压态和热处理态的显微组织进行了观察,并对共热处理后的维氏硬度、拉伸性能及断裂组织特征进行了测试和分析结果表明喷射成形高温合金组织细小、均匀,呈现出黄型的快速凝固组织特征。合金具有良好的高温组织稳定性。适宜的热等静压和热处理可使材料具有良好的拉伸性能     

脉冲电流处理对一种镍基耐蚀合金腐蚀行为的影响

将脉冲电流处理应用于一种镍基耐蚀合金的时效过程,研究脉冲电流对合金显微组织及耐蚀性的影响规律及机理。结果表明,脉冲电流处理后,合金在力学性能基本保持不变的前提下,其耐晶间腐蚀性能得到显著提高。脉冲电流能够显著提高合金元素的界面扩散速度,其界面扩散速度远快于体扩散速度,晶界M23C6型碳化物呈典型的不连续析出转变特征。与常规时效处理相比,脉冲电流处理后晶界碳化物的不连续析出转变,使晶界位置的合金元素的贫化程度大幅度降低,在保证合金力学性能的前提下,显著改善合金的耐晶间腐蚀能力。     

一种镍基高温合金在850℃和950℃的氧化行为

利用热重分析法及x射线衍射（XRD）、扫描电镜（SEM／EDX）等手段，研究一种镍基高温合金在850℃和950℃的高温氧化行为．结果表明，氧化动力学曲线遵循抛物线规律，随着氧化时间的延长，氧化增重变得缓慢．在850℃和950℃时氧化膜由三层组成，外层为复杂氧化物和尖晶石化合物等，中间过渡层和内氧化层均为Al2O3氧化过...     

一种新型镍基粉末高温合金挤压工艺研究

针对一种新型粉末高温合金WZ-A3进行了一系列的热挤压工艺试验,探究了挤压温度、挤压速度、挤压比对棒材显微组织的影响以及棒材的整体组织均匀性。结果表明：在恒定挤压速度35 mm/s、挤压比4.7:1条件下,挤压温度为1110 ℃时,合金棒材已发生完全动态再结晶,当挤压温度继续增加,晶粒发生明显长大。在恒定挤压温度1110 ℃、挤压速度35 mm/s条件下,挤压比为2.1:1时,合金再结晶不完全而且存在较多原始颗粒边界;当挤压比增加至4:1~4.7:1时,再结晶程度完全充分,PPB也完全消除。在恒定挤压温度1130 ℃、挤压比4.7:1条件下,在20~50 mm/s范围内随着挤压速度的增加,晶粒呈长大趋势。在挤压温度1110 ℃、挤压速度35 mm/s、挤压比4.7:1条件下整个挤压棒材的组织较为均匀,从棒材头部到尾部,晶粒略微细化,并且棒材边缘的组织较心部和1/2R更细小。     

高Cr铸造镍基高温合金K4648凝固行为的研究

采用等温凝固淬火工艺与差热扫描量热相结合的方法对高Cr铸造镍基高温合金K4648的凝周过程进行研究,得到合金在不同温度下的等温凝固组织、相析出顺序图和凝固特性曲线.结果表明:K4648合金的液相线温度为1340℃,由DSC确定的宏观同相线(3.1%残余液相,体积分数,下同)和等温凝固泫确定的微观固相线(0.5%残余液相)温度分别为1248和1180℃.K4648合金固、液相线温度范围内的初生相主要为MC碳化物和α-Cr相,它们的析出温度分别为1310和1190℃.初生α-Cr相同溶30%(原子分数)以上的Ni,显微硬度是基体的3倍,是一种脆性相.凝固过程中Cr的严重枝晶间偏析促进了该相的形成,初生α-Cr相在铸造过程中应加以控制.