定向凝固工艺下大尺寸DSM11铸件的显微组织

为了实现液态金属冷却法（LMC）的工程化应用,研究了传统高速凝固法（HRS）和液态金属冷却法两种定向凝固工艺下得到的大尺寸DSM11合金铸件的显微组织.结果表明,与HRS工艺相比,LMC工艺得到的大尺寸铸件组织更均匀,一次、二次枝晶间距小,三次枝晶不明显,共晶尺寸小、含量少,缩孔等缺陷少,枝晶干和枝晶间的γ′尺寸小、差别小,碳化物细小且分布均匀.此外,LMC工艺使合金元素微观偏析减小,抑制了块状η相析出倾向.     

燃气轮机透平叶片射线CR检测技术研究

制作了适用于透平叶片射线CR检测的曝光曲线,对燃气轮机透平叶片裂纹缺陷进行了射线CR检测研究。结果表明,采用射线CR检测技术可实现透平叶片叶型进气侧和出气侧深度≥0.6 mm、长度≥2 mm裂纹缺陷的有效检测。通过图像处理可明显改善射线CR图像中裂纹缺陷的视觉效果,便于裂纹缺陷的识别。     

Nimonic263合金薄板激光焊热源模型及参数研究

热源模型及参数选取是激光焊接热过程模拟的关键。采用MSC. Marc软件,基于高斯面-圆柱体组合热源模型研究了热源功率分配比、模型参数对Nimonic263合金薄板激光焊熔池尺寸和温度场的影响,并结合焊接实验结果确定了最佳热源功率分配比和模型参数。结果表明:熔池上宽随面-体热源功率分配比增大而增大,随面热源半径增大而减小,熔池下宽随体热源半径增大而减小;熔深随面-体热源功率分配比增大而减小,当体热源深度大于板厚时,熔池均贯穿板厚;最高温度和热影响区范围均随面-体热源功率分配比的增加先增加后减小。当面-体热源功率分配比为3:7时,所得熔池尺寸与实际焊缝尺寸吻合良好,其结果优于面-双椭球体组合热源模型的计算结果。     

热障涂层厚度激光透射法红外热波检测技术研究

在传热学的基础上建立涂层试样的一维热传导模型,确立了涂层厚度与表面温度差值-帧数直线的斜率、截距以及涂层热扩散率之间的定量关系。以不同厚度的热障涂层试样为例,采用新型脉冲激光透射法激励,对热像仪采集到的不同激励功率下涂层表面温度差值-帧数曲线线性拟合,求得拟合直线的斜率和截距值,最后计算得到热障涂层厚度值,结果表明:激光透射法红外热波检测技术能很好地应用于热障涂层厚度的快速、精确、非接触检测。     

长期服役后TP304H/T22型异种钢焊缝失效原因分析

某电厂进口亚临界锅炉在检修中,发现高温过热器出口管段TP304H/T22型异种钢焊缝从内壁开裂。通过对失效异种钢管样的宏观形貌、规格尺寸、化学成分、显微硬度、显微组织等方面的分析,得出结论:裂纹从内壁的焊接内衬环与母材的未熔合位置起裂,并向焊缝内部扩展;焊缝及两侧母材的规格尺寸、化学成分、显微硬度和显微组织均符合要求;焊接衬环与母材的未熔合界面具有应力集中效应,是异种钢焊缝在设计寿命前开裂的主因。检测试验发现,射线检测和超声相控阵检测均无法有效检出此类裂纹。     

IN738高温合金薄板激光焊接和TIG焊接数值模拟

利用MSC.Marc有限元分析软件,在激光焊接和TIG焊接温度场结果的基础上,对IN738高温合金薄板的焊接过程进行了数值模拟,分析了激光焊接和TIG焊接残余应力和塑性应变的分布规律,并进行了焊接试验验证,对焊接温度场和残余应力场进行了测定。结果表明,激光焊接的残余应力峰值高于TIG焊接残余应力峰值,在焊缝中心线和热影响区,激光焊接的纵向残余应力高于TIG焊接的纵向残余应力,激光焊接的拉应力区比TIG焊接的窄,塑性区宽度较TIG焊接的塑性变形区小,且塑性应变值也较低;激光焊接与TIG焊接计算得到的温度场、残余应力场与试验测得的温度场、残余应力场规律基本一致,只在焊缝处横向残余应力场存在较大的差异。     

IN738高温合金焊后热处理残余应力数值模拟

采用三维有限元分析方法,对IN738高温合金激光焊接及热处理后的残余应力场进行数值模拟分析,研究了不同热处理方式对残余应力的影响。分析结果表明,IN738高温合金激光焊接完成后,热影响区残余应力最高,达到1040 MPa,超过了IN738合金室温时的屈服强度;焊件经900℃×15 h时效处理后,热影响区残余应力较焊接态降低了31%;经1120℃×2 h固溶和900℃×15 h时效处理后,热影响区残余应力较焊接态降低了49%,远低于IN738合金室温时的屈服强度。焊后采用固溶时效处理可以有效降低焊接残余应力。     

再热恢复处理对蠕变损伤定向凝固高温合金γ'相的影响

以定向凝固GTD111合金为研究对象,采用蠕变中断实验获得蠕变损伤合金,之后对损伤合金进行简单再热恢复处理,研究了恢复参数对合金组织的影响以及γ′相的恢复演化过程。结果表明,1180～1220℃下固溶处理可有效溶解粗化形变γ′相并析出二次γ′相,且二次γ′相尺寸随固溶温度和冷却速率的增加而减小,但当固溶温度增至1240℃,合金发生初熔;高温时效是二次γ′相长大和三次γ′相析出的过程,且二次γ′相尺寸和立方度随时效温度和保温时间的增加而增大;低温时效中三次γ′相继续析出和长大。GTD111损伤合金的合适恢复参数为:1220℃、2 h、AC+1121℃、2 h、AC+843℃、24 h、AC。由于恢复态合金具有更大体积分数的双尺寸形态γ′相,其在750℃、843 MPa下的持久寿命达到65 h,是原始合金持久寿命的1.3倍。     

重型燃气轮机透平叶片热障涂层的高温氧化寿命预测

采用大气等离子喷涂技术在DZ411合金基体上制备ZrO₂-8Y₂O₃(质量分数/%)热障涂层,研究了热障涂层的高温氧化性能和氧化后的截面微观形貌,建立了高温氧化寿命预测模型并进行了试验验证。结果表明：在940,1 030℃下氧化时,热障涂层的氧化质量增加Δm和热生长氧化物层厚度均呈抛物线增长规律;热障涂层在1 030℃下的Δm增大速率较940℃下高;建立的热障涂层高温氧化寿命预测模型预测的热生长氧化物层厚度值与试验结果相比在±2倍的分散带内,说明建立的寿命模型及分析方法能较好地预测热障涂层的高温氧化寿命。