GH4169合金双锥实验组织模拟与验证研究

建立了综合考虑变形参数、温升、冷速等交互作用的GH4169合金热变形组织演化预测模型及计算流程,同时,采用外廓尺寸约为200mm×160mm的双锥形试样为研究对象,在980,1020,1060,1120℃温度下进行锻造的组织演变模拟计算和验证实验。结果表明:采用的双锥形试样能够较好地符合零件锻造的实际状态,建立的组织预测模型是合理可行的,能够实现合金锻造过程的组织模拟。     

Ni基高温合金共格强化相平衡形状的能量分析

采用三维有限元方法计算了不同形状因子的γ’强化相在基体为γ相的Ni基高温合金中引起的弹性应变能密度,进而建立了以形状因子为变量的弹性应变能密度表达式。通过最小化γ’强化相引起的弹性应变能和界面能之和,得到了γ’强化相的平衡形状与其特征半径之间的函数关系。本文的分析很好地解释了文献报道的Ni基高温合金中γ’强化相形状演变的实验规律,结果表明:通过三维有限元法结合强化相粒子形状近似法计算模型,可以给出复杂情况下强化相粒子引起的弹性应变能密度的表达式,并有效地应用于材料共格相变的热力学研究。     

烟气轮机涡轮盘高温合金剩余寿命预测

本文针对已运行60000h的Waspaloy合金烟气轮机涡轮盘进行剩余寿命预测分析,采用不同试验条件下得到的waspaloy合金持久寿命数据对人工神经网络模型进行训练,得到预测精度较高的模型参数,建立温度、应力等服役条件与持久断裂寿命之间的人工神经网络模型,并利用该模型对Waspaloy合金涡轮盘的剩余寿命进行预测分析。结果表明,中间层节点个数为15时,所建立的人工神经网络模型对Waspaloy合金的持久断裂寿命具有最好的统计预测精度,并可以良好地表征Waspaloy合金剩余持久寿命与服役条件间复杂的非线性关系。     

GH864合金显微组织与力学性能的关联性

通过对GH864合金进行不同的固溶处理及时效处理,研究合金中g￠相的含量变化规律及碳化物回溶析出规律,及其对合金晶粒度的影响和对拉伸性能、蠕变性能及裂纹扩展性能的影响。结果表明,相同热处理制度下,晶粒越均匀细小,强度越高;晶粒尺寸越大,裂纹扩展速率越低;在960~1080 ℃范围内,g￠相含量随固溶温度的升高而降低,经过时效处理后g￠相含量趋于一致,此过程冷却介质对g￠相含量影响不显著;g￠相和碳化物交互作用影响合金晶粒尺寸长大,在1020 ℃以下固溶处理,晶粒长大十分缓慢。此外,合金的晶粒度尺寸对蠕变性能影响显著,存在最佳晶粒度以使性能发挥最优。     

含铜无取向电工钢中的析出相

研究了在奥氏体区轧制、650 ℃模拟卷曲后含铜低碳低硅无取向电工钢中的析出相及其析出规律.结果表明:含铜低碳低硅无取向电工钢中的析出相主要有弥散分布的、等轴状的Cu偏聚区和形状近似正方形的颗粒状的AlN.Cu偏聚区在卷曲5min后即出现,其平均尺寸为20～30 nm,且一旦形成长大缓慢.高分辨电子显微镜观察表明,偏聚区是由许多微区组成,且各微区的原子排列可能存在一定的对称性;而AlN在卷曲10 min后才出现,大大晚于Cu偏聚区,且一旦形成长大迅速,卷曲32 min后,其尺寸便达120 nm.     

新型镍基粉末高温合金FGH98的高温疲劳裂纹扩展行为研究

测定了新型粉末高温合金FGH98在650℃空气环境中的疲劳裂纹扩展速率,与前两代粉末高温合金FGH95和FGH96的裂纹扩展速率进行了比较分析,研究了合金显微结构以及保载时间对FGH98合金裂纹扩展速率的影响.结果表明,FGH98合金的高温疲劳裂纹扩展抗力较前两代粉末高温合金有了明显提高.控制固溶后以适当的方式冷却,使得二次和三次γ’相均匀匹配析出,可以获得具有良好疲劳裂纹扩展抗力的合金组织.粗晶组织有利于降低FGH98合金的疲劳裂纹扩展速率,尤其是在近门隘区.FGH98合金的高温疲劳裂纹扩展速率随保载时间的增加而增加,其断裂模式相应地从穿晶-沿晶混合断裂变为沿晶断裂.     

Cr35Ni45钢高温长期服役过程的氧化机理研究

采用扫描电镜、电子探针和XRD等方法对不同服役时间(原始态、1.5年、6年)Cr35Ni45乙烯裂解炉管内壁的氧化行为进行分析。结果表明,高温长时服役后炉管内壁出现了氧化层、碳化物贫化区和碳化物富集区三个区域,其氧化行为包括Cr2O3外氧化和SiO2内氧化;由于清焦、热应力及Cr2O3的高温不稳定性的影响,服役过程中外氧化膜发生了反复破坏和重建;外氧化膜的反复破坏和重建使亚表层贫铬,导致形成碳化物的临界碳浓度增加,在内壁亚表层形成贫碳化物区,多余的碳原子在其内侧析出,形成碳化物富集区。服役6年炉管的组织已经进入“Cr-C重新内分布”到“碳化物氧化”的过渡阶段,发生严重的内碳化和内氧化,组织弱化严重。     

Q345R钢的热变形特性及组织演化规律研究

通过系列Gleeble热模拟试验,系统研究了压力容器用Q345R钢在850～1200℃、1～30s-1应变速率条件下的热变形特性及组织特点.结果如下:在较低的变形温度及较高的变形速率条件下,Q345R钢的真应力-应变曲线基本为动态回复型;在高温低应变速率的情况下,应力应变曲线为动态再结晶型.热变形温度对Q345R钢的组织有着重要影响.在950℃以下变形后空冷,由于微观偏析的遗传及扩散不充分,铁素体和珠光体呈条带状分布;在1000℃以上变形空冷,获得均匀分布的铁素体与珠光体.     

热处理工艺对GH4151合金冲击性能的影响

采用冲击实验研究了不同温度固溶处理及固溶和双级时效处理对GH4151合金冲击性能的影响,采用光学显微镜、扫描电镜和透射电镜等观察了合金经不同工艺处理后的显微组织、析出相和断口形貌。结果表明：对于仅固溶处理的合金,当固溶温度低于1140℃时,其冲击韧性值的变化不大,固溶温度高于1140℃时,冲击韧性值随固溶温度的升高而增加,断裂过程以裂纹的稳定扩展区为主,断口呈韧性断裂。对于固溶时效处理的合金,当固溶温度低于1160℃时,冲击韧性值的变化也比较稳定,固溶温度高于1160℃时,冲击韧性值随固溶温度的升高而降低,断裂过程不存在裂纹的稳定扩展区,断口呈典型的沿晶脆性断裂。这主要是因为当固溶温度低于1140℃时,合金的晶粒尺寸变化不大,而在1140℃以上时晶粒尺寸明显增大;双级时效后,当固溶温度高于1160℃时,晶界上连续或不连续分布的第二相显著降低了合金的冲击韧性。     

FGH95合金的高温氧化行为

通过静态增重实验、X射线物相分析、扫描电镜形貌观察及微区成分分析等手段,系统研究了FGH95合金在不同温度下的高温氧化行为及高温氧化动力学规律.结果表明:FGH95合金在800~1000℃具有较好的抗氧化性能,其氧化动力学曲线基本符合抛物线规律;在1100℃,氧化较为严重,其氧化动力学曲线由两段抛物线组成.氧化层主要由Cr₂O₃和TiO₂组成,在1100℃高温氧化后有少量的NiCr₂O₄生成.