Nb含量对GH4169合金钢锭凝固及均匀化过程相演化规律的影响

以不同Nb含量的直径160 mm GH4169合金钢锭为研究对象,利用热力学软件Thermo-Calc的模拟计算及电子探针成分分析,系统研究了Nb元素含量变化对GH4169合金钢锭凝固及均匀化过程相演化规律的影响。结果表明:Nb元素含量的增加会降低合金初熔点和终熔点,扩大凝固区间,增加偏析形成的趋势;Nb元素含量的增加还可以提高GH4169合金钢锭凝固过程Laves相的析出温度,若Nb元素偏析浓度超过7.0%,Laves相的析出温度会高于标准均匀化温度1160℃,导致部分高浓度下生成的Laves相无法回溶。进一步的凝固过程中各相Gibbs自由能变化规律分析表明,GH4169合金凝固过程中,当达到Laves相的析出温度后,Laves相的形成激活能要显著小于MC碳化物,此时高浓度的Nb元素主要用于Laves相的析出和生长,Laves相的大量形成抑制了MC碳化物的进一步形成和长大,导致了Laves相与MC碳化物集合体的产生。上述的热力学分析结果与实际钢锭的相析出回溶实验结果一致。     

Co对K4169合金铸态组织和性能的影响

采用手工电弧炉熔炼制备了不同Co含量的K4169高温合金,显微组织和力学性能的研究表明:Co强烈促进Laves相的形成,缩小合金枝晶间偏析区;随着Co含量从0.5%增加到0.8%,Laves相由小块状变为筛网状且数量明显增多;合金中强化相γ′相的数量也随Co含量的增加而增多。Co元素的加入使K4169铸态合金的室温压缩强度有所提高,合金的硬度稍有降低,但总体来说Co元素的增加对铸态合金的室温压缩强度和硬度的影响较小。     

钒微合金化对718合金中铌元素偏析行为的影响

利用金相显微镜、电子探针、能谱仪等分析了含钒元素（V）0.066%的718合金铸锭凝固组织,对其微观组织和析出相特征进行分析,研究其中易偏析铌元素（Nb）的分布状态及偏析规律。结果表明,V元素的微合金化使718合金铸锭枝晶组织得到细化,二次枝晶间距及Nb元素的偏析系数均有所降低;由于Nb元素主要分布在Laves相及碳化物中,通过对二者体积分数的定量表征,V元素的加入大大降低Laves相及碳化物的析出,体积分数降低;线扫描分析表明,距Laves相越远,Nb元素含量越低,而含V样品中,这种含量降低的趋势有所减缓。所有分析结果均表明,V元素的合金化改善了718合金中Nb元素的偏析状态,细化了枝晶组织,对降低718合金均匀化热处理难度、提高合金成分和组织均匀性有利。含V碳化物在凝固过程中成为异质形核点,减小了凝固形核的驱动力,使得二次枝晶间距变小,表现出更小的Laves相体积分数和较细的枝晶组织。     

718Plus合金铸锭的元素偏析及均匀化工艺

采用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)和能谱仪(EDS)等研究了镍基718Plus合金铸锭的组织特点、元素偏析规律及均匀化过程中枝晶间低熔点偏析相的回溶情况.结果 表明:在合金非平衡凝固过程中,Nb和Mo为易偏析元素,在枝晶间形成γ+Laves的共晶相.合金经1150℃×48 h的均匀化工艺处理后,偏析元素扩散均匀,Laves相的回溶情况较为理想,实验结果与利用残余偏析指数6的计算结果基本一致.     

GH4169合金均匀化过程中的相变动态原位研究

为揭示GH4169合金在均匀化处理过程中成分和组织的演变规律,利用高温金相显微镜实时原位观察热处理过程中合金的显微组织,定量分析了冷却后合金中Laves相的粒度分布,探讨了合金中Nb元素在热处理前后的分布规律。GH4169合金升温到1151℃左右时,邻近Laves相周围区域开始初熔。热处理后GH4169合金中Laves相颗粒数增加,但Laves相最大颗粒尺寸显著减小,小颗粒Laves相比例略有增加。在1180℃保温时,GH4169合金中已有液相存在,但NbC未溶解。热处理后合金中原枝晶间黑色区域的Nb元素偏析仍存在,但Nb元素的在枝晶轴γ相中分布更加均匀。     

GH4169合金均匀化过程中相变动态原位研究

为揭示GH4169合金在均匀化处理过程中成分和组织的演变规律,利用高温金相显微镜实时原位观察热处理过程中合金的显微组织,定量分析了冷却后合金中Laves相的粒度分布,用电子探针EPMA探讨了合金中Nb元素在热处理前后的分布规律。结果表明,GH4169合金升温到1151℃时,邻近Laves相周围区域开始初熔。1180℃热处理后GH4169合金中Laves相颗粒数增加,但Laves相最大颗粒尺寸显著减小,小颗粒Laves相比例略有增加。在1180℃保温时,GH4169合金中已有液相存在,但NbC未溶解。热处理后合金中原枝晶间黑色区域的Nb元素偏析仍存在,但Nb元素在枝晶轴γ相中分布更加均匀。     

钼对IN718合金凝固过程中铌元素的偏析和均匀化的影响

制作了含钼量分别为2.8%、3.3%、4.0%、5.5%和7.5%(质量分数)的IN718合金铸锭。采用金相显微镜、扫描电镜、能谱分析和电子探针研究了钼对IN718合金铸态组织和均匀化处理过程中Laves相溶解及其中元素扩散的影响。研究发现,随着钼含量的增加,合金枝晶干中铌的浓度逐渐降低。由此表明,钼促进铌的凝固偏析。钼明显降低铌、铁和镍在Laves相中的溶解度,因而显著促进Laves相析出,并使Laves相能吸收更多的剩余液体,减小Laves相周围偏析区的面积。高钼IN718合金Laves相中铌、铁和镍含量的降低有助于其连续长大成较大的颗粒状,相反,低钼IN718合金中Laves相则倾向于以Laves+γ共晶方式析出。钼能稍微提高Laves相的熔点,明显延长Laves相的溶解时间,明显延长铌元素在枝晶干和枝晶间扩散的时间,由此表明钼能阻碍铌元素扩散。     

冷却速率对GH4169合金铸态组织和力学性能的影响

通过水冷铜坩埚熔炼吸铸制备了不同直径的GH4169高温合金圆柱试样,采用金相显微镜(OM)和扫描电子显微镜(SEM)及X射线衍射(XRD)等对其凝固组织和析出相进行了分析,研究冷却速率对GH4169合金铸态组织和力学性能的影响规律。结果表明,随着冷却速率的增加,合金二次枝晶臂间距减小,凝固枝晶组织明显细化;Laves相尺寸减小且呈现弥散分布;Nb和Mo元素的偏析减轻;合金硬度和强度提高。     

磷硼复合添加对GH4169合金均匀化的影响

利用微观组织分析手段、差示扫描量热法和布氏硬度研究了复合添加适量磷、硼对GH4169合金铸态组织和均匀化的影响。结果表明:GH4169合金中磷、硼的复合添加促进Nb、Ti的偏析和块状Laves相的形成。适量的磷、硼导致GH4169合金的初熔温度下降40℃,相应的均匀化温度选择在1120℃而不是通常的1160℃。均匀化处理可有效消除Laves相和显微偏析,硬度测试表明磷、硼有可能阻碍合金元素的扩散,均匀化时间有所延长。     

GH4151合金的凝固偏析行为及均匀化热处理研究

GH4151合金是一种承温能力高达800℃的新型涡轮盘用铸锻变形高温合金,该合金在凝固过程中元素偏析严重,主要偏析元素包括Nb、Mo和Ti等元素,同时合金中包含大量的C元素,在熔炼凝固后期由于残余液相中的元素富集,枝晶间会析出大量有害相,包括（γ-γ′）共晶,Laves相,η相和MC碳化物。实验通过研究C含量对各偏析元素的影响发现,增加C含量可减轻Nb元素在枝晶间的偏析,此外,随C含量的增加枝晶更发达,枝晶间区域减少。随后通过研究在1160～1210℃不同温度下的均匀化热处理对各枝晶间析出相的影响发现,（γ-γ′）共晶和Laves相的熔点约为1180℃,η相的熔点约为1200℃,MC碳化物的熔点超过1300℃;同时,发现1170℃/16 h+1200℃/8 h双步均匀化热处理不仅可以消除铸锭中的偏析,而且避免了低熔点相过烧而产生的孔洞,使坯料更加有利于后续开坯变形。     

胫骨生物陶瓷复合材料的微结构增韧机理

扫描电镜观察显示胫骨是一种由羟基磷灰石和胶原蛋白组成的自然生物陶瓷复合材料.羟基磷灰石具有层状的微结构并且平行于骨的表面排列.观察也显示这些羟基磷灰石层又是由许多羟基磷灰石片所组成,这些羟基磷灰石片具有长而薄的形状,也以平行的方式整齐排列.基于在胫骨中观察到的羟基磷灰石片的微结构特征,通过微结构模型分析及实验,研究了羟基磷灰石片平行排列微结构的最大拔出能.结果表明,羟基磷灰石片长而薄的形状以及平行排列方式增加了其最大拔出能,进而提高了骨的断裂韧性.     

面向零件形状的计算机图形库的开发

论述了CAD技术中参数化设计的三种建模方法，重点介绍了基于特征的参数化建模原理。在此基础上，分析机械设计中的机构结构，归纳出其零件的几何特征构成。设计了机构CAD图形库，并提出了该图形库生成步骤和人机交互界面。     

FeCrAIW电弧喷涂层组织的致密化研究

采用激光辐照对FeCrAlW电弧喷涂层的组织进行致密化处理,借助扫描电镜和X衍射对涂层的组织进行了分析.测试了涂层的显微硬度.结果表明:涂层组织致密度提高,孔隙率明显降低.随着激光扫描速度的增加,涂层的显微硬度降低.在较低的扫描速度下,涂层与基体之间形成互熔区,涂层与基体之间产生良好的冶金结合.     

钢材打捆机控制系统智能化技术的研究

钢材打捆机是一种用于轧钢精整工艺的新型自动化设备，其控制系统基于SiemensS7 PLC和TP7触摸屏。系统的智能化技术主要包括：液压高低压自动控制、在线监视、离线故障检测、多台设备协同工作、可视化人机交互技术。本文描述了这些技术的原理与实现方法。     

Ab-initio calculation of enthalpies of formation of intermetallic compounds and enthalpies of mixing of solid solutions

A large number of ab-initio calculations of energies of formation of intermetallic compounds have been performed in the last 15 years. The currently used methods are listed. The paper presents a review of the aluminium based compounds which have been studied. Comparisons of calculated and experimental enthalpies of formation are provided for aluminim-3d and-4d transition metal alloys at equiatomic composition. The modelling of the enthalpies of mixing of solid solutions based on a given lattice is described.     

Features of formation of the structure in production of blanks of disks of heat-resistant nickel alloys

Conclusions To provide a high level of mechanical properties in wrought blanks of cast ÉP741NP and ÉP962 alloys it is necessary to form controlled structures. A necklace-type structure formed in homogenizing isostatic treatment, subsequent thermomechanical working including alternation of the operations of deformation in the (+)-area and recrystallization anneals, and final heat treatment is preferable. The temperature conditions of all stages of thermomechanical working are strictly controlled, especially the final operation of deformation and heating for hardening. To eliminate hardening cracks and distortions it is necessary to use molten salts at t=600°C as quenchants. The use of multiple production operations makes it possible to significantly reduce the structural inhomogeneity related to inhertance of the original dendritic structure. However, the structure of the final semifinished product is nevertheless characterized by a difference in occurrence of the processes of polygonization and recrystallization between the former dendritic cells and the interdendritic spaces in deformation and heat treatment.To obtain structurally homogeneous blanks for gas turbine engine parts it is necessary to use basically new methods of remelting such as vacuum double electrode remelting and electron beam remelting with an intermediate vessel.Translated from Metallovedenie i Termicheskaya Obrabotka Metallov, No. 12, pp. 25–29, December, 1991.