高温合金电磁加工研究现状与展望

介绍了高温合金、材料电磁加工技术的基本情况,对近年来国内外高温合金电磁加工研究情况进行了回顾,并对高温合金电磁加工研究的发展趋势进行了展望.     

高温合金净化技术研究现状

介绍了目前国内外高温合金净化的几种方法,包括泡沫陶瓷过滤、BIAM优质工艺法、旋转铸锭法、复合熔盐净化、电磁软接触成形净化等,并讨论了净化机制与净化效果,展望了高温合金净化技术的发展趋势.     

《001》和《011》取向DD407单晶高温合金枝晶间距和微观偏析

采用液态金属冷却(LMC)高温度梯度定向凝固炉制备<001>和<011>取向的DD407单晶高温合金,研究了晶体取向对枝晶间距和微观偏析的影响.结果表明,晶体取向对单晶高温合金的枝晶间距和微观偏析有明显的影响.枝晶间距随着<001>取向偏差角的增加而增加,但随<011>取向偏差角的增加而减小,且<011>取向的枝晶间距...     

抽拉速率对定向凝固叶片状DZ125高温合金微观组织的影响

应用液态金属冷却(LMC)和高速凝固(HRS)定向凝固技术,对DZ125高温合金叶片状铸件在不同抽拉速率下的组织演变规律进行了研究,并对比研究了LMC和HRS法所得铸件的微观组织.结果表明,同一定向凝固方法下,随抽拉速率的提高,铸件枝晶组织及γ′析出相得到细化;应用LMC技术所制备铸件的枝晶组织和γ′析出相较相同抽拉速率HRS方法时更为细小;相同工艺参数下LMC和HRS方法所制备铸件一次枝晶间距的差异随铸件壁厚及抽拉速率的增大而更显著.通过对固/液界面前沿温度梯度进行估算发现,LMC方法可获得更高的温度梯度,且其温度梯度受抽拉速率变化影响较HRS更小.除70μm/s抽拉速率外,LMC法所得γ+γ′共晶组织的含量均显著少于HRS方法;70μm/s抽拉速率时,LMC法产生的偏析较严重,而其余凝固条件下偏析程度较相同工艺参数下HRS轻.110μm/s抽拉速率时,HRS方法较LMC方法制备铸件中MC型碳化物尺寸更大.     

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。     

镍基合金DD10中γ/γ'晶格错配度厚度效应的X射线衍射分析

利用四轴X射线衍射仪(XRD)测定片状DD10镍基单晶高温合金减薄至不同厚度时基体相(γ)和沉淀强化相(γ′)的晶格常数.根据减薄过程中两相间约束变化得到晶格常数和错配度变化规律,计算出合金从三维块体错配应力状态向二维平面应力状态转化达到失稳状态的临界厚度以及与不同应力状态对应的晶格错配度.依照一定的假设条件,推算出与应力松弛条件对应的无错配应力状态下两相的晶格常数.分析结果表明:合金减薄达到临界厚度后,γ′相晶格常数随厚度减小而线性变小,γ相晶格常数无明显变化,与此对应的晶格错配度绝对值变大;减薄过程伴随γ/γ′两相间约束的减弱和相间微观应力松弛,晶格取向差和晶体嵌镶度增大,表层应力状态向平面应力状态转化.测量得到的临界厚度与无错配应力状态下的晶格常数可为高温合金单晶材料的应用设计和残余应力测试提供参考.     

Hf对抗热腐蚀镍基高温合金微观组织和力学性能的影响

研究Hf对抗热腐蚀镍基高温合金组织和力学性能的影响;探讨组织演化和力学性能的关系,对于Hf的添加对γ筏形化和/γγ'错配度的影响也进行讨论.结果表明:与无Hf合金相比,含0.4%Hf(质量分数)合金的组织晶界上存在较少的大块状MC碳化物,而细小M23C6碳化物的含量更多,这对蠕变性能有利;Hf的添加有助于使MC碳化物的数量在蠕变过程中保持较高的水平;在长期时效过程中,晶界上碳化物分解为细小离散分布的M23C6碳化物,沿着晶界形成γ'层,无Hf合金的晶界粗化现象更为明显;Hf的添加可以提升合金长期时效后的高温拉伸性能;同时,Hf对提高低应力条件下的蠕变强度作用明显.     

热等静压法制备高立方织构的镍基合金复合基带

采用热等静压(HIP)法制备芯层为Ni-12％W(Ni12W,摩尔分数)合金、外层为Ni-5％W(Ni5W,摩尔分数)合金的Ni5W/Ni12W/Ni5W 3层复合初始坯锭:采用压延辅助双轴织构技术(RABiTSTM)通过直接冷轧及再结晶退火获得Ni5W/Ni12W/NiSW复合基带;采用X射线四环衍射技术(XRD)及背散射电子衍射技术(EBSD)对复合基带表面冷轧及再结晶织构进行分析.结果表明:冷轧复合基带表面形成较强的铜型形变织构,再结晶退火后复合基带表面形成锐利的立方织构,其立方织构含量达到99.1％(≤10°),与商业用Ni5W合金基带水平相当.     

铸造高温合金中氮的影响机理与控制

总结中国科学院院金属研究所高温合金与金属间化合物课题组近年来开展的几种铸造高温合金中氮(N)的研究结果;讨论了铸造高温合金中N的控制方法.结果表明:无论镍基还是钴基铸造高温合金,N含量随Cr含量或返回次数和比例的增加而增大,过高的N含量降低合金的力学性能,并导致合金质量明显下降,但N的影响机理不同;对镍基铸造高温合金,N主要以极难分解的TiN颗粒团簇存在于合金熔体中,在凝固过程中作为核心促进TiC碳化物的析出与快速长大,块状碳化物阻塞枝晶间的通道,降低合金液的流动性和补缩性,导致合金组织中的显微疏松明显增加以及合金力学性能的降低;对钴基铸造高温合金,高N含量提高合金的初始凝固温度,使得合金枝晶组织粗大,枝晶间板条状M7C3共晶碳化物数量增多、尺寸增大,抑制周围基体中M<,23>C<,6>相的沉淀,导致共晶碳化物/基体界面更容易形成裂纹而降低合金力学性能.     

合金元素对Ni基高温合金1223K氧化行为的影响

研究了不同Cr、Ti、Ta含量定向凝固Ni基高温合金的1223 K恒温氧化行为。结果表明：Cr、Ti、Ta对合金的抗氧化性能在氧化的不同阶段作用各异。在氧化初期,由于Ti元素与O的亲和力很强,Ti含量高的No.3合金在氧化曲线上增重较为明显,而随着氧化的进行,Cr含量高的No.1合金增重较大,这是由于Cr的选择性氧化所致。在1223 K,No.1合金中Ti和Ta含量较低无法形成有效弥散分布于Cr2O3之中,难以形成连续的保护性氧化膜,从而不能有效地阻碍Cr3＋向合金内部持续扩散。而No.2和No.3合金中Ti和Ta含量适中,形成连续膜可延缓Cr3＋的持续向外扩散,对改善合金的抗氧化能力有积极作用。