钒微合金化对718合金中铌元素偏析行为的影响

利用金相显微镜、电子探针、能谱仪等分析了含钒元素（V）0.066%的718合金铸锭凝固组织,对其微观组织和析出相特征进行分析,研究其中易偏析铌元素（Nb）的分布状态及偏析规律。结果表明,V元素的微合金化使718合金铸锭枝晶组织得到细化,二次枝晶间距及Nb元素的偏析系数均有所降低;由于Nb元素主要分布在Laves相及碳化物中,通过对二者体积分数的定量表征,V元素的加入大大降低Laves相及碳化物的析出,体积分数降低;线扫描分析表明,距Laves相越远,Nb元素含量越低,而含V样品中,这种含量降低的趋势有所减缓。所有分析结果均表明,V元素的合金化改善了718合金中Nb元素的偏析状态,细化了枝晶组织,对降低718合金均匀化热处理难度、提高合金成分和组织均匀性有利。含V碳化物在凝固过程中成为异质形核点,减小了凝固形核的驱动力,使得二次枝晶间距变小,表现出更小的Laves相体积分数和较细的枝晶组织。     

Microscopic Characterization of Semi-Solid Ti14 Alloy

采用热模拟系统研究半固态变形参数对合金微观组织演变和元素分布的影响,并讨论变形过程中的Ti2Cu析出行为。结果表明:微观组织,特别是Ti2Cu析出过程受变形参数影响较大;温度的增加,应变速率和变形量的降低将促进Ti2Cu在晶界的偏析,最终形成了网状晶界结构。分析认为:半固态晶界的析出过程主要受控于包晶反应,升温或降低其他变形参数将有利于液相在晶界的析出,形成晶界Cu元素富集区。液相的偏析和Cu元素的富集增加了该区域的包晶反应,最终在冷却过程中形成了粗大的网状晶界结构。     

高温合金Inconel718、Inconel706和Inconel706M电渣重熔组织均匀性

对比研究了高温合金Inconel 718、Inconel 706和Inconel 706M电渣重熔铸锭的枝晶组织和析出相差异。结果表明,在3种高温合金中,718铸锭中心区域的枝晶间距与边缘区域的差值最小,并且主要偏析元素Nb和Ti在铸锭中心的偏析率与边缘的差异也最小,718铸锭的宏观组织均匀性最好;706M铸锭中心与边缘的枝晶间距差值最大,且铸锭中心的Nb元素偏析率与边缘的差异达到0.91%,铸锭宏观组织均匀性最差。718铸锭枝晶间易富集正偏析元素Nb和Mo,最高含量分别达到6.82%和3.01%;706、706M铸锭枝晶间最高Nb含量均低于4%,Ti元素含量最高均达到2%以上,同时706及706M铸锭组织中Nb的偏析率依然很大。706铸锭组织中Laves相最多,中心位置Laves相含量达到3.9%,边缘含量降低超过2%,分布不均匀;706M铸锭组织中Laves相最少,中心及边缘含量均低于2%,含量分布比较均匀。与718和706相比,706M铸锭中心区域的碳氮化物平均长度与边缘的差异最大,且组织中存在更少的针状相。     

难变形高温合金GH4175铸态组织及均匀化工艺

采用热力学计算、光学显微镜、扫描电镜和能谱分析等方法对GH4175合金铸锭进行显微组织、析出相和元素偏析情况分析,并研究了均匀化处理过程中合金组织演变和元素再分配的变化规律.结果 表明:GH4175合金铸锭枝晶偏析严重,Nb、Mo、Ti元素偏聚于枝晶间,Nb元素的偏析最为严重,主要析出相为γ'相、M23C6、MC、Laves相及针状8相.合金铸锭在1150℃时出现低熔点相熔化现象,在1200℃时出现枝晶初熔.合金铸锭均匀化应采用低温预处理加高温扩散的两段式,经1140℃×10 h+1190℃×30 h均匀化处理后,合金中的有害低熔点相回溶,枝晶偏析基本消除,是比较合理的均匀化工艺.     

热等静压工艺对K4125镍基高温合金显微组织的影响

采用3组不同参数的热等静压(HIP)工艺对K4125镍基高温合金进行显微组织演变研究。结果表明,3种热等静压工艺制备的合金中Hf、Mo等在MC碳化物中的分布区域略有不同,Ta、Mo、Co、Cr、Ti及Al等为正偏析元素,W、Ni为负偏析元素,与其他元素相比较,Ni、Co、Cr偏析程度较小,提高热等静压温度及压力,各元素的偏析程度均有所降低,γ/γ′共晶组织含量逐渐减少,同时枝晶干γ′相的尺寸显著降低,但面积分数无明显变化。此外,3种热等静压合金均出现大块状MC碳化物碎化、二次MC碳化物析出及晶界细小碳化物形成等现象,提高热等静压温度及压力后,这种现象加剧,且碳化物中Ta、Ti含量降低,TaC、TiC的分解倾向增加。     

难变形高温合金GH4975的铸态组织及均匀化

应用FESEM、EBSD、萃取相分析及热模拟压缩等实验方法研究了难变形高温合金GH4975的铸态组织,铸态热压缩及均匀化过程中的组织演变。结果表明,GH4975合金铸态组织的主要析出相为γ′相、一次MC碳化物相及共晶相。合金中的主要偏析元素为Ti、Nb和W。铸态合金经热压缩后极易开裂,开裂主要由一次碳化物、共晶相及一次粗大γ′相的不协调变形导致。经1180℃、50 h均匀化热处理后,合金中的元素偏析完全消除。在1180℃均匀化过程中除共晶相回溶外,一次碳化物的数量和形态发生了明显的变化。均匀化后合金中的强化相和一次碳化物发生了综合互协调作用,使合金的热变形能力显著提高。     

700 ℃超超临界锅炉材料GH4700合金铸态组织及 均匀化工艺

对经过真空感应熔炼和保护气氛电渣重熔的镍基合金GH4700铸锭进行研究,分析了其枝晶形貌、元素偏析和析出相特点,运用残余偏析指数理论和扩散动力学软件计算了均匀化动力学曲线并提出5种均匀化制度,通过对不同均匀化工艺结果的分析和热压缩模拟实验验证,确定了GH4700的均匀化制度.结果表明:GH4700合金电渣锭主要存在Nb、Ti元素偏析,电渣锭析出相为γ、γ’、Laves相和一次碳化物MC.经过1170℃/48 h均匀化热处理后,合金元素偏析基本消失、有害析出相Laves回溶且具有较好的热加工塑性.     

Nb含量对GH4169合金钢锭偏析规律的影响

利用光镜、扫描电镜和能谱仪等手段分析了不同Nb元素含量的GH4169合金钢锭组织特点及元素偏析规律,并对经单阶段均匀化热处理后钢锭的组织及残留析出相特征进行分析.结果表明:随着Nb元素含量增加,GH4169合金铸锭由边缘到心部,枝晶组织粗化,二次枝晶间距增大,Nb、Ti元素的偏析系数亦增大;经1160℃保温20h的均匀化处理后,Nb添加量越多,未回溶的析出相残留越多,且残留析出相有很明显的聚集趋势,残留析出物聚合体主要为富Nb的Laves相及富Nb、Ti元素的碳化物.不同Nb元素含量钢锭中Laves相完全回溶需要的时间应不相同,在高Nb含量条件下,传统的均匀化工艺无法使Laves相完全回溶;若同时考虑钢锭的尺寸因素,高Nb含量条件下,残留析出相的聚合体可能会演化为“黑斑”缺陷而使钢锭报废.     

GH4700合金偏析行为及均匀化过程中元素分配的规律

采用热力学计算、光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、能谱分析(EDS)等方法,分析研究了GH4700合金铸锭的显微组织及元素偏析情况,并研究了均匀化温度与时间对合金元素再分配的影响规律。结果表明:GH4700合金铸锭存在严重的枝晶偏析,Nb、Ti等元素大量偏聚于枝晶间,主要的析出相为γ’相、Laves相、MC碳化物及少量的δ相,热力学计算结果与实际相符;在均匀化过程中,元素发生明显的再分配,随着温度升高和保温时间的延长,Ti、Nb元素逐渐扩散均匀,当热处理制度为1170℃×48 h时,元素偏析基本消除,有害析出相回溶,是可选的均匀化工艺。     

熔速对NbTi合金铸锭中富Ti偏析的影响

首先通过理论分析,发现熔速对富Ti偏析有重要影响,然后验证不同熔速条件下获得的Nb Ti超导合金铸锭中富Ti偏析的情况。结果发现,降低熔速,减弱了Ti元素在晶界的富集,有利于提高铸锭的宏、微观成分均匀性。以9kg/min熔速制备Φ520 mm规格Nb Ti合金铸锭,铸锭表面光整,熔炼过程稳定,成分均匀性好,与美国华昌公司Nb Ti合金棒坯的水平基本相当,是制备工程化应用的Nb Ti合金铸锭的理想熔速。     

GH742铸锭偏析及均匀化过程中元素分布规律

为了揭示高合金化难变形GH742高温合金铸锭偏析规律及随后均匀化处理过程中元素分布规律，采用微观组织分析手段分析研究了该合金铸态和均匀化态的显微组织和元素的偏析情况：根据实验中偏析元素Nb，Ti的分布，讨论了偏析指数与工艺参数和材料参数的关系。研究结果认为：偏析指数的变化量舶在枝晶间距为80μm～120μm时减小量最大，并且在枝晶间距为120μm的条件下，合金在1160℃退火8h和16h的Nb元素的占计算值与实验值较符合。     

GH141合金的凝固偏析特性及均匀化处理

利用光学显微镜、扫描电镜及能谱分析仪分析了经真空感应+真空自耗冶炼的GH141合金自耗锭的铸态组织及凝固偏析特性,并研究了均匀化处理温度和时间对GH141合金微观组织、析出相、元素偏析情况的影响规律。结果表明,GH141合金铸锭存在明显枝晶偏析,Ti、Mo偏聚于枝晶间,Al、Co、Cr偏聚于枝晶干;枝晶间主要析出相为MC和M₆C+M₂₃C₆碳化物。在均匀化过程中,随着均匀化温度的升高和时间的延长,枝晶组织消除、碳化物回溶、偏析元素逐渐扩散均匀;经1190 ℃×48 h均匀化处理后,合金成分基本均匀,大部分碳化物已回溶。     

三联熔炼GH4169合金大规格铸锭与棒材元素偏析行为

采用真空感应熔炼+保护气氛电渣重熔+真空自耗重熔三联熔炼方法制备大规格GH4169合金铸锭,利用SEM、TEM、EPMA和EDS分析了大规格GH4169高温合金自耗锭(直径508 mm)与棒材(直径240 mm)不同部位的典型元素含量和析出相特征。结果表明:大规格铸锭中Al元素偏析程度较轻,而Nb、Ti和Mo元素偏析较重,枝晶间凝固时析出较多的MC相、Laves相和δ相等。经过两阶段高温均匀化处理和开坯锻造后,GH4169棒材内无"黑斑"、"白斑"等宏观偏析,元素微观偏析也被基本消除。结合计算仿真,进一步对比分析了三联熔炼GH4169与Inconel 718合金棒材的化学成分均匀性,发现国产GH4169存在元素的区域偏析,其棒材的典型元素样本方差值(能够体现区域元素偏析程度)与Inconel 718棒材相比存在差距。这种区域元素偏析对国产三联熔炼GH4169棒材的力学性能(如硬度等)波动性造成一定程度的影响。通过精细控制熔炼过程参数,优化均匀化热处理和锻造工艺,有助于进一步降低GH4169合金大规格棒材的区域元素偏析。     

Ni-Cr-Al基合金电渣重熔定向凝固铸锭的偏析行为及均匀化处理

采用电渣重熔(ESR)定向凝固(CDS)技术制备了Ni-Cr-Al基高温合金铸锭，对其元素偏析进行了观察分析，并对均匀化工艺进行了研究。结果表明，Ni-Cr-Al基合金铸锭组织均匀，一次和二次枝晶间距差别不大，平均二次枝晶间距及主要合金元素Al、Cr、Fe的偏析系数均小于传统ESR铸锭。Ni-Cr-Al基合金铸锭的最佳均匀化工艺为1150℃×15 h,经该工艺处理后，主要合金元素Al、Cr、Fe的偏析系数均趋于1.0,组织已无树枝晶形貌，γ′相更加细小且均匀分布，晶界碳化物呈分散颗粒状，有利于开坯锻造中的热加工塑性。     

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。     

Ti50Ni47Fe3合金的铸态及均匀化热处理显微组织

采用真空感应法熔炼制备了Ti50 Ni47 Fe3合金铸锭,对合金铸锭进行了均匀化热处理,运用金相显微镜,XRD,带有EDS的SEM等手段进行显微组织分析.结果表明,Ti50 Ni47 Fe3合金的铸态显微组织由内到外依次呈不规则胞状、柱状和细长等轴状,主要原因为冷却速度不同导致合金的晶粒形核和长大存在差异.均匀化热处理一定程度上能消除枝晶偏析,1000℃下均匀化12 h后,合金枝晶偏析和析出相显著减少.     

均匀化处理工艺对GH4710合金热加工性的影响

针对工业用φ508 mm GH4710合金铸锭,设计并进行了均匀化处理试验,结合微观观察及热模拟试验,对比不同均匀化工艺,分析了均匀化机理及不同均匀化工艺的合理性。结果表明,GH4710合金经1140℃/30 h+1190℃/40 h、AC的均匀化处理后,共晶相完全回溶,MC碳化物尺寸变小,热加工塑性变好。微观分析表明,GH4710合金由于高的C、Al以及Ti含量,使得合金铸锭凝固过程中易产生元素偏析,尤其会形成大尺寸的MC碳化物及一定量的γ'+γ相的共晶相。大尺寸的MC碳化物及γ'+γ相残余会成为热变形过程塑性损伤微孔洞的源头,严重影响GH4710合金的热加工性。     

GH742合金等温凝固过程中偏析规律的研究

为了揭示高合金化难变形GH742合金在等温凝固过程中元素的偏析规律，利用SEM和EDAX及密度计算研究了该合金的显微组织和元素的偏析情况，并分析了相变对偏析元素及液体密度的影响。结果表明，在凝固过程中，GH742合金中的主要偏析元素是Nb和Ti，液体密度随凝固温度的下降而上升，在1330℃以下，一次碳化物的析出，使剩余液体中的合金元素发生重新分配，并由此导致局部液体密度的不均匀。     

均匀化工艺对GH5188合金组织及力学性能的影响

利用JMatPro软件、金相显微镜、扫描电镜、能谱分析以及高温拉伸、高温压缩试验等方法,分析GH5188合金铸锭的溶质元素偏析规律、均匀化热处理过程的微观组织演变规律及均匀化过程对GH5188合金力学性能的影响。研究表明,GH5188合金的主要析出相为M₆C和M₂₃C₆,合金中的主要正偏析元素为W和Cr,负偏析元素为Ni和Co。采取1200℃×72 h的均匀化工艺,可以有效消除原始铸态块状析出相,消除W、Cr、Ni、Co等元素偏析,达到最合适的均匀效果。均匀化热处理后,GH5188合金的力学性能得到了提升,在1180℃拉伸、压缩条件下,抗拉强度达到158 MPa,变形抗力为244.29 MPa。     

高强高韧铝锌镁钪合金板材制备及其组织性能演变

采用力学性能测试和电子显微分析技术研究了不同加工处理条件下Al-5.4Zn-2.0-Mg-0.25Cu-0.1Sc-0.1Zr合金的显微组织及性能演变。结果表明:在半连续激冷铸造条件下,铸锭存在晶界偏析,形成了富Zn、Mg的非平衡相和富Fe、Si、Mn的杂质相;经470℃、12 h均匀化处理后,富Zn、Mg的非平衡相溶入基体,仅剩下少量富Fe、Si、Mn的杂质相;与此同时,铸锭合金固溶体分解析出纳米级的Al3(Sc,Zr)相,470℃、12 h是研究合金合适的铸锭均匀化制度;铸锭热变形过程中,随试验温度升高合金强度逐渐降低,伸长率则先增加而后降低,350~400℃的温度范围内合金具有较稳定的热变形抗力和塑性,是合宜的热变形温度范围;合金冷轧板材经470℃、1 h固溶处理后,热变形过程中形成的大量非平衡相溶入基体形成过饱和固溶体,时效过程中脱溶顺序为αsss(α过饱和固溶体)→GP区→η′相→η相。合金板材最佳固溶-时效工艺为(470℃,1 h)固溶+(120℃,24 h)时效,在此条件下,试验合金的抗拉强度、屈服强度和伸长率分别可达533 MPa、494 MPa和15%。试验合金的高强度主要来源于η′相析出强...