激光增材制造沉淀强化镍基高温合金热裂纹研究进展

针对沉淀强化镍基高温合金中的裂纹现象,对比了2类热裂纹（即凝固裂纹和液化裂纹）的典型特征、形成位置和条件。从枝晶生长、元素偏析、强化相析出、固态相变和残余应力应变等角度,系统综述了热裂纹的形成机理和热裂纹敏感性影响因素。在此基础上,从合金成分调控、工艺参数优化、基板预热以及热等静压处理等方面,概述了增材制造高温合金热裂纹调控和抑制的主要措施。最后,针对激光增材制造沉淀强化镍基高温合金热裂纹研究中存在的问题,提出了进一步研究和发展的建议,为实现无裂纹镍基高温合金的增材制造提供了参考。     

热处理对一种新型增材制造镍基高温合金显微组织与拉伸性能的影响

本文研究了不同热处理工艺对一种新型增材制造镍基高温合金ZGH451组织性能的影响。结果表明,沉积态组织主要由外延生长的微细柱晶组成,枝晶间存在γ/γ＇共晶组织,合金中元素偏析造成了枝晶干与枝晶间处γ＇相尺寸差异,分别为100 nm和250 nm。不同热处理工艺合金的组织和性能存在一定差异：随着固溶温度由1180 ℃升高到1350 ℃,合金偏析程度逐渐减弱,直至1350 ℃发现初熔组织;随着一级时效温度由1050 ℃升高到1150 ℃,γ＇相的尺寸逐渐增大,形状由球状等不规则形状转变为立方状。综上,优化出适用于该合金的热处理工艺（HT2）,与沉积态合金相比,完全热处理后合金的晶粒尺寸明显增大,且消除了合金的偏析及γ/γ＇共晶,在1000 ℃拉伸变形过程中γ/γ＇界面形成致密的位错网,抗拉强度和屈服强度分别为520 MPa和269 MPa,延伸率为11%。     

长期时效条件下Ta/(Ta+Ti)变化对镍基高温合金铸态组织与性能的影响

在DD98M镍基高温合金的基础上,保持合金中γ"相形成元素(Ta+Ti)总量不变,利用真空感应熔炼制备A1- Ta/(Ta+Ti)=0、A2- Ta/(Ta+Ti)=0.34、A3- Ta/(Ta+Ti)=0.66、A4- Ta/(Ta+Ti)=1四种合金,并对铸态合金进行固溶时效和1273 k下的长期时效。采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、电子探针(EPMA)等测试方法对时效后的组织进行研究,分析高温长期时效和Ta/(Ta+Ti)变化对合金铸态组织和性能的影响规律。结果表明,长期时效会引起γ"相的部分分解,促进元素扩散,加剧元素偏析。随长期时效时间的延长,γ"相粗化长大,硬度降低,错配度绝对值减小,γ"相立方度降低。随Ta在(Ta+Ti)中占比增加,错配度绝对值减小,γ"相立方度降低,硬度增加,长期时效条件下Cr、Mo、W、Ta偏析加剧,Ti偏析得到缓解,Ta的加入会将W排挤至γ相。A2和A3合金长期时效后在晶界处有σ相和MC型碳化物析出,A1和A4合金长期时效晶界无析出,即Ta和Ti的协同作用会促使σ相和MC型碳化物的析出。A2合金有着相对高的γ"相体积分数、γ"相立方度、硬度和强度,最小的γ"相尺寸和最高的延伸率,因此四种合金中A2合金有着最好的综合力学性能。     

试验温度对镍基单晶高温合金裂纹扩展行为的影响

研究了DD6镍基单晶高温合金从530 ℃到850 ℃的疲劳裂纹稳定扩展行为。疲劳裂纹扩展试样沿[001]方向平行于受拉的加载轴。通过扫描电子显微镜研究疲劳裂纹扩展试验后的断口形貌,并根据形貌特点分为源区、预制裂纹区、稳定扩展区以及快速扩展区。通过电子背散射衍射技术研究垂直于断口的剖面塑性变形情况。通过透射电子显微镜观察断口附近位错机制随温度的变化。结果表明,受温度场、应力场以及暴露时间的作用,在650 ℃时发生氧化,且在650 ℃至760 ℃之间,由于γ′相的弱化,在γ与γ′相中形成大量连续的位错,导致合金氧化加剧,同时760 ℃下疲劳扩展寿命显著下降。     

DZ125高温合金超高周疲劳裂纹萌生与扩展

裂纹的萌生与扩展是研究合金材料超高周疲劳行为的重要方面.本研究分析与探讨了温度和表面状态对DZ125合金的超高周疲劳裂纹萌生与扩展特征的影响.不同温度下,DZ125合金的超高周疲劳裂纹萌生位置和扩展方式不同.室温下,裂纹均沿表面起源,裂纹扩展以拉伸模式为主;700 ℃下,裂纹均沿亚表面起源,裂纹扩展以剪切模式为主.室温下,DZ125合金经激光冲击处理前后的超高周疲劳裂纹萌生位置和扩展方式均存在差异.经过激光冲击处理后,裂纹萌生于合金的内部孔洞缺陷,裂纹扩展完全以剪切模式进行.     

一种高温合金1 100 K下表面偏聚行为的AES动态原位分析

本文在改造的俄歇电子能谱仪(AES)上对一种Ni基高温合金的界面偏聚行为进行了高温下的动态原位分析实验研究.在1 100 K保温条件下,获得了S和La向材料表面偏聚的动力学数据,结果表明保温过程中S和La均向表面扩散,偏聚动力学曲线具有平衡偏聚特征.运用Ar 离子剥离技术获得成分偏聚的深度分布结果显示,S和La都只在表面的几个原子层富集.     

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。     

Influence of cyclic frequency on oxidation behavior of K38 superalloy with yttrium additions at 1 273 K

Cyclic oxidation test is a fundamental method to assess lifetime of materials in high temperature environment.Cycle length or cyclic frequency is one important variable in cyclic oxidation testing.In present work,cyclic oxidation tests were performed on cast K38 alloys with 0 wt.%,0.1 wt.%,and 0.5 wt.% yttrium additions at 1 273 K respectively.Two cyclic frequencies were used to investigate the influence of cycle length (1 h vs.20 h) on the high temperature oxidation behavior of superalloy.The results showe...     

GTD-111高温合金瞬时液相连接过程中显微组织的变化

研究连接温度和时间对瞬时液相连接GTD-111高温合金显微组织的影响.连接过程采用BNi-3填料,在1080、1120和1160℃下,分别进行195、135和90 min的等温凝固,再进行均匀化热处理.结果表明,在冷却过程中,接头区域连续形成富Ni硼化物、Ni?B?Si三元化合物和共晶γ的金属间化合物和共晶化合物.随着...