碳对镍基单晶高温合金AM3凝固组织的影响

研究了碳(C)对第一代镍基单晶高温合金AM3显微组织的影响。结果表明,随着碳含量的增加,枝晶形貌和间距无明显变化,合金中共晶的数量明显减少,一次碳化物逐渐增多。该合金中一次碳化物形貌通常为块状、骨架状和汉字状。当含碳量较高时,碳化物形貌为由骨架状连接形成的网状碳化物(汉字状碳化物)。     

热暴露下预应变对CMSX-4单晶高温合金的显微组织演变的影响

在室温下,对经完全热处理的第二代单晶高温合金CMSX-4实施压缩和拉伸预应变。压缩和拉伸预应变在单晶CMSX-4中产生了剪切带。单晶CMSX-4在950℃下热暴露10h,沿剪切带产生了γ′粒子择优粗化。剪切带上的γ′粒子逐渐侵入γ通道。最后,γ通道沿着剪切带消失。TCP状粒子伴随着γ通道的消失而出现。然而,热暴露10h的普通单晶CMSX-4没有产生TCP沉淀,也没有γ′粒子择优粗化。热暴露100h的预应变CMSX-4沿剪切带产生了γ′粒子和TCP相粒子择优粗化,基体中也有γ′粒子粗化。     

抽拉速率对含Ru镍基单晶高温合金凝固组织的影响

研究了不同抽拉速率对含Ru镍基单晶高温合金凝固组织的影响.结果表明,随着抽拉速率的加快,单晶合金的铸态组织由粗枝状晶向细枝状晶演变,枝晶干和枝晶间的γ′相尺寸减少,合金元素的偏析降低,γ-γ'共晶含量减少,NiAl基β相含量逐渐降低.同时,抽拉速率对合金的相变温度影响不大.     

热处理对DZ125定向凝固合金组织结构与蠕变行为的影响

通过不同条件蠕变性能测试及组织形貌观察,研究了热处理对DZ125合金的组织结构演变和蠕变行为的影响规律。结果表明,铸态合金的枝晶间区域存在较多放射状的共晶组织,在枝晶间和枝晶干处部分γ′相呈蝶形形态且γ′相尺寸具有较大差异。铸态合金的共晶组织及γ′相在固溶过程中被溶解,并在随后的冷却过程中类菱形的细小γ′相自γ基体中析出;一次时效期间,类菱形的细小γ′相发生钝化并长大直至转变成立方体形态;二次时效期间,γ′相的尺寸基本不变,但立方度增加,合金的组织结构为γ′相以共格方式自γ基体中析出。在热处理过程中基本消除了合金中的共晶组织,并提高了γ′相的立方度,但并未消除合金中的组织不均匀性,枝晶干区域的立方γ′相尺寸细小,而枝晶间区域的立方γ′相尺寸粗大,并且合金在980 ℃具有良好的抗蠕变性能。     

激光热输入对激光增材修复1Cr17Ni2不锈钢组织与力学性能的影响

在1Cr17Ni2不锈钢上进行激光增材修复镍基高温合金粉末试验,研究了激光热输入对1Cr17Ni2钢修复接头显微组织及力学性能的影响。结果表明,1Cr17Ni2钢激光增材修复接头分为熔覆区、热影响区和不锈钢基体,熔覆区上部为均匀分布的树枝晶结构,一次臂较为发达,且生长方向具有一致性,大致平行于熔覆高度方向生长,树枝晶尺寸随激光热输入的减小而逐渐减小,晶粒间的空隙逐渐增大;熔覆区中部和下部区域为短小的柱状枝晶结构,且生长方向具有一致性,随激光热输入的减小,尺寸略有减小。熔覆区主要由基体相γ、沿晶界析出的不规则δ相和MC相等组成;不锈钢侧热影响区主要由块状δ铁素体、奥氏体、马氏体及球状珠光体等组织构成,且与合金熔覆区存在着明显的分界线。随激光热输入的减小,熔覆区平均硬度呈现先增后减的趋势,在激光热输入为80 J/mm时,其硬度达到最大值330.64 HV0.2,较不锈钢基体提高了9.78%。     

固溶热处理对含碳镍基单晶高温合金AM3组织和偏析的影响

研究了不同固溶处理工艺对含0.045%（质量分数）碳的AM3镍基高温合金组织和元素偏析的影响。采用光学显微镜和扫描电镜对组织和γ''相进行了观察分析。采用电子探针对元素偏析进行了测试分析。结果显示,合金的初熔温度为1305 ℃,在对试样进行1305 ℃/6 h固溶处理前,对其先进行1300 ℃/3 h的均匀化处理可以减少初熔组织的出现,并能使得初熔温度提高约5 ℃。随着固溶温度的提高和固溶时间的延长,γ''相的体积分数和尺寸显著增大,元素Cr、Co、Mo、W和Al的偏析系数接近均值1。随着固溶时间的延长,初熔组织的出现阻碍了Ti的偏析。最佳的固溶处理工艺为1300 ℃/3 h+1305 ℃/6 h/空冷+1080 ℃/6 h+870 ℃/20 h/空冷。热处理后的AM3单晶高温合金枝晶组织完全消失,γ''相立方度更好,尺寸达到454 nm,并且体积分数为66.05%。元素Cr、Co、Mo、W、Al和Ti的偏析程度均有所降低。     

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。     

Service induced fcc→hcp martensitic transformation in a Co-based superalloy

Co-based superalloy, ECY768, applied on gas turbine vanes, shows the presence of cracks after service. EBSD studies revealed hcp transformation in the base material near cracked regions. This phase arises from a martensitic transformation of fcc matrix and bestows high fragility. The phase transformation is related to temperature and loading distribution that characterises components in service. However, at the service temperatures, the hcp transformation is not expected for ECY768. An in-house thermodynamic database was developed using the Calphad approach and thermodynamic calculations were applied to the complicated alloy composition for phase stability range evaluation. Moreover, a testing campaign was planned to artificially create this martensitic transformation and to comprehend the influence of plastic strain on fcc-hcp transformation. The transformation mechanisms were understood and some methods were developed for hcp-phase removal through refurbishment heat treatment.

This paper is part of a thematic issue on the 9th International Charles Parsons Turbine and Generator Conference. All papers have been revised and extended before publication in Materials Science and Technology.     

粉末高温合金包套挤压过程中材料的流动行为及应力分析

对异种合金包覆热挤压过程中材料的流动行为进行了模拟研究和工艺试验验证。结果表明,根据模拟分析得到的挤压力-行程曲线,并结合芯料和包覆材料流动特点,可将异种合金包覆挤压过程划分若干阶段;其中,芯料稳态挤出阶段得到的芯料直径和长度决定了包覆挤压时芯料棒材挤压比和成材率;对芯料稳态变形阶段内芯料和包覆材料典型部位进行应力分析,绘制了典型部位的应力状态矢量图,并采用罗德系数对变形区内两材料的应变类型和变形的复杂程度进行了定量表征;提出了异种合金包覆挤压棒材挤压比计算方法;进一步分析讨论了材料屈服应力对材料流动及挤压比的影响规律;与工艺试验结果对比发现,模拟得到的挤压棒材包覆层厚度与试验结果吻合良好。     

MECHANISM OF CHIP FORMATION IN HIGH-SPEED TURNING OF INCONEL 718

The mechanism of serrated chip formation during high-speed turning of Inconel 718 using PCBN cutting tools has been investigated with the aid of scanning electron microscopy and optical microscopy. A conceptual model of chip formation has been developed knowing the chip morphology. It is followed by the analysis of chip segmentation frequency and the chip forms. Further, the chip segment forms and geometry were quantitatively characterized as a function of machining parameters and the cutting edge geometry using statistical methods. The chip morphology has been correlated with the cutting forces, specific shearing energy and the resultant roughness of the machined surfaces.