热处理对GH4169合金组织及硬度的影响

研究了不同固溶和时效工艺对GH4169合金组织及硬度的影响。结果表明,固溶温度为900～1000℃时,GH4169合金的微观组织无明显变化,硬度随固溶温度的升高略有下降。1050℃以上固溶时,随着固溶温度的升高和固溶时间的增加,再结晶晶粒迅速长大,同时硬度也显著下降。1100℃固溶45 min后再结晶完成,硬度也基本不变。时效温度和时效时间对GH4169合金中的强化相析出有显著影响,表现为硬度的显著差异,720℃时效16 h后GH4169合金的硬度达到最高。     

固溶处理对GH4169合金晶粒长大和硬度的影响

研究了GH4169合金在不同固溶温度和保温时间下进行固溶处理时晶粒长大的规律和其对硬度的影响。结果表明:该合金的δ相溶解温度在980～1000 ℃之间,不同固溶处理条件下GH4169合金的晶粒长大具有不同特点,在低于δ相溶解温度热处理时晶粒长大缓慢,当热处理温度高于δ相溶解温度时,晶粒尺寸随热处理温度的升高而快速长大;建立了GH4169合金在1000 ℃以上热处理过程中的晶粒长大动力学模型,晶粒长大的激活能为285.013 kJ/mol;GH4169合金的硬度随固溶温度的升高和保温时间的延长而降低,且合金的晶粒尺寸和硬度值遵循Hall-Petch关系。     

喷丸与振动光饰复合处理对GH4169高温合金疲劳性能的影响

本文对比研究了喷丸和喷丸与振动光饰复合处理对GH4169高温合金疲劳性能的影响,利用扫描电子显微镜、粗糙度仪、显微硬度计、X射线应力测试仪分析和测试了试样的表面形貌、表层组织、粗糙度、显微硬度、残余应力场,探讨了表面完整性与疲劳性能的内在联系及作用机制。结果表明复合处理对GH4169合金疲劳性能的改善效果比单独喷丸强化处理更好;复合处理使GH4169高温合金的常温疲劳强度提高了21.6％;500℃预加热100h处理使复合强化GH4169高温合金疲劳强度降低了6％,但仍较未喷丸处理状态提高了14.29％,即复合处理能够有效改善GH4169高温合金常温～500℃高温工况下的抗疲劳性能。     

GH4033合金粗轧加热过程晶粒长大模型

以GH4033合金锻坯为研究对象,在850~1200℃的温度范围内,借助激光共聚焦高温显微镜研究了加热温度和保温时间对GH4033合金锻坯晶粒尺寸变化的影响,推导并验证了具有普适意义的适合GH4033合金锻坯粗轧加热过程的晶粒长大模型。研究结果表明:随加热时间的延长,在850~1050℃加热时,晶粒尺寸变化不显著,且呈线性长大;1100~1200℃加热时,晶粒尺寸呈抛物线性长大,加热时间低于30 min时,晶粒尺寸随温度升高急剧长大,30 min后晶粒尺寸变化不显著,45 min后出现混晶现象。用于热加工的锻坯,加热温度低于1100℃时,有利于细化晶粒;加热温度高于1100℃时,保证坯料断面均温时间处于30~45 min可有效避免混晶。     

GH4169合金高温氧化特征

GH4169合金在850℃、950℃和1040℃条件下氧化符合抛物线动力学规律. 氧化物层为Ti0.95Nb0.95O4+Cr2O3+(Cr.Fe)2O3的复杂结构，高温下氧化元素扩散导致氧化层为岛状结构，在一定氧化时间,氧化层深度与温度是对数函数关系,氧化反应激活能为143.52kJ/mol. 温度高于1040℃氧化物剥落.     

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。     

激光冲击处理对GH4169合金应力回火稳定性的影响

利用激光冲击波对GH4169合金表面进行了强化处理,通过扫描电镜观察了激光冲击处理后其表面形貌的变化,用X射线应力仪测定了激光冲击处理后GH4169合金600℃和800℃回火处理后残余应力分布规律,并分析了残余应力产生机理.结果表明,激光冲击处理后GH4169合金残余压应力为-400 MPa以上;在800℃回火处理使残余应力值下降20%,600℃回火处理对其残余应力没有影响,回火稳定性较好.     

TC18钛合金氧化色与力学性能关系研究

通过对TC18钛合金在100～1000℃温度范围内的氧化试验以及力学性能测试试验,研究了其氧化色变化规律,并探讨了氧化色与力学性能的关系。结果表明:经氧化处理后,TC18钛合金表面形成多种不同氧化色,且随氧化温度升高,合金表面颜色逐渐加深,合金力学性能均明显下降。合金表面氧化色与其力学性能存在一定的对应关系:当氧化色为浅绿色即加热温度为650℃时,材料力学性能已不满足TC18钛合金标准力学性能。     

固溶温度对GH4169合金锻件力学及焊接性能的影响

为了能同时满足某固溶态使用的GH4169合金航天锻件的力学和焊接性能的要求,研究了固溶温度对GH4169合金锻件硬度和拉伸性能的影响规律,并对相应固溶温度下锻件的同种和异种金属的焊接质量进行了表征分析。结果表明,固溶温度对合金的微观组织和力学性能均有显著影响,随着固溶温度的提高,晶界粗大相(主要为δ相)的回溶不断增加,合金的硬度及强度指标显著下降,伸长率显著提高。对经不同温度固溶处理的GH4169合金进行同种金属和异种金属(920 ℃固溶处理GH4169合金和固溶态0Cr18Ni9不锈钢)的焊接试验,其焊缝宏观、微观、X光检测均能满足使用要求,结合力学和焊接质量最终确定固溶态使用的GH4169合金锻件的最佳固溶温度为900~940 ℃。     

氧化处理对TC21钛合金氧化色及力学性能的影响

研究不同温度氧化处理对TC21钛合金氧化色的影响,并对氧化处理后试样的力学性能及微观组织进行分析和讨论。结果表明:经氧化处理后,TC21钛合金表面呈现出明显的颜色变化,且随氧化温度的升高,合金表面颜色逐渐加深,同时合金力学性能均呈下降趋势。合金表面氧化色与其力学性能有一定的对应关系:经600℃氧化处理后,合金表面呈现出宝蓝色,力学性能满足使用要求;超过600℃后,合金表面颜色逐渐加深,力学性能均不能满足使用要求。     

Effects of returns on composition,microstructure and mechanical properties of GH4169 superalloy

To recycle the returned alloy effectively, effects of returns proportion on alloy composition, microstructure and compression properties of superalloy GH4169 were studied by means of scanning electron microscopy(SEM), energy dispersive spectroscopy(EDS) and thermal-mechanical simulator. The results show that returns addition has no significant effect on the main alloy elements content and the principle precipitates, but increases the volume fraction of Al_2O_3 inclusions, resulting in the increase of oxygen level of GH4169 alloy. Returns addition does not change the elastic and plastic deformation process at room temperature or at 1,150 °C, but high returns proportion GH4169 alloy shows improved compression strength and yield strength. The alloy with 100% returns shows a maximum compression strength 1,153.45 MPa at room temperature, while the alloy with 80% returns has a maximum value 69.3 MPa at 1,150 °C. Returns addition increases fluctuation range and reduces the stability of yield strength and compression strength of GH4169 alloy at room temperature. It is noted that the volume fraction and the size of Al_2O_3, and the fraction of Laves phase reach their maximum values in the GH4169 alloy with 60% returns, which exhibits maximum yield strength of 516.65 MPa at room temperature and 62.17 MPa at 1,150 °C.     

激光增材制造高Nb含量GH4169合金微观偏析行为研究

目的减轻不同热处理状态下激光增材制造高Nb含量GH4169合金组织中的微观偏析。方法采用激光增材制造方法对球磨Nb合金化后的合金粉末进行快速成形,获得具有较高Nb含量的GH4169合金试样。通过光学显微镜、扫描电子显微镜及能谱分析、维氏硬度测试方法,对沉积态、固溶态和直接时效态试样进行分析,研究因合金中Nb含量变化引起的微观偏析对沉积态和热处理态合金的枝晶组织和显微硬度的影响。结果随着Nb含量的增加,一方面,由于枝晶间的Nb含量增加,枝晶间(γ+Laves)共晶数量增加,且共晶组织形貌更为连续;沉积态试样的显微硬度由228.4HV增大至534.1HV。另一方面,枝晶干Nb元素含量增加,枝晶干与枝晶间Nb元素含量的差异缩小,Nb元素的偏析比由8.59减小至4.13。后续固溶处理后,枝晶结构逐渐消失,枝晶间Laves相的数量随之减少,枝晶干与枝晶间的微观偏析减轻;固溶态试样硬度值随之减小,减小趋势随固溶温度的升高而逐渐平缓。随着Nb含量的增加,直接时效处理后,各试样显微硬度值在微观区域内的均匀性提高,枝晶干与枝晶间强化相的析出差异减小。结论合适的热处理制度既可以实现合金元素的均匀化,还能减小枝晶干与枝晶间强化相的析出差异,减轻激光增材制造高Nb含量GH4169合金组织中的微观偏析。     

GH4169高温合金惯性摩擦焊接头晶粒分布特征

GH4169镍基高温合金的显微硬度、组织和性能对热加工工艺很敏感,工艺控制不当,将会产生粗晶、混晶现象,影响持久缺口敏感性、冲击韧性等性能。试验发现在GH4169高温合金惯性摩擦焊管接头中,沿轴向焊合区附近具有超细晶一细晶的晶粒分布特征。根据GH4169合金动态再结晶的特点,结合惯性磨擦焊过程的特有热变形条件,本文对上述现象进行了分析,研究结果表明,GH4169合金惯性摩擦焊接过程中温度、应变、应变速率是造成焊接区细晶和超细晶组织的根本原因。GH4169合金惯性摩擦焊接头焊合区中热变形金属的动态再结晶过程进行的相当剧烈充分,其晶粒组织呈细小均匀的等轴晶特征,尽管存在着晶粒组织的不均匀性,但未发现粗晶和混晶现象。     

镍基高温合金表面完整性研究现状分析

表面完整性是评价零件表面加工质量的重要标准之一。在切削镍基高温合金GH4169的过程中,加工硬化、变质层的形成等是重要的加工难题,因此研究GH4169零件的表面完整性对其高速切削加工过程有重要的意义。从表面粗糙度、表面加工硬化、白层以及表面残余应力等方面对切削镍基高温合金的表面完整性研究进展进行总结,从切削用量、工艺参数和刀具的选用等方面为提升加工零件表面质量提供了重要依据。     

国内外GH4169棒材质量稳定性分析

高温合金是航空发动机热端零部件制造最常用的材料,但目前未见对其棒材性能指标及批次质量稳定性研究的相关报道。本文从中航重机股份有限公司的金属材料特性数据库中选取GH4169合金棒材的理化数据进行对比分析,理化数据涉及国内外6家高温合金生产企业。对比分析了121炉次的GH4169棒材成分、晶粒度、室温和高温力学性能。结果表明,在GH4169高温合金元素的控制上国内外水平相当,甚至有些元素国内控制范围比国外更加严格,但主要强化元素Nb含量炉次间不稳定,Co元素含量相比国外较低,相差一个数量级;晶粒度及力学性能不如国外生产企业稳定。     

GH4169合金机匣环件热成形晶粒可控的加热规范制定方法

GH4169机匣环件在成形过程中需要反复加热到较高温度,从而导致晶粒粗化。通过已建立的GH4169高温合金析出相演变模型和晶粒长大模型模拟机匣环件热成形过程,并制定了加热规范。计算和试验结果表明,所制定的加热规范能够明显抑制机匣环件在制坯和轧制过程中的晶粒长大。     

GH4169合金中laves相初熔温度与升温速率关系研究

利用共聚焦激光扫描显微镜动态原位地观察了GH4169合金在不同升温速率下laves相的初熔过程,研究了laves相的升温速率与初熔温度的关系,得出了一级均匀化过程中适宜的升温速率范围为5~10℃/min,为生产提供科学参考。     

固溶温度对激光立体成形GH4169高温合金组织和性能的影响

研究激光立体成形GH4169高温合金固溶处理后的组织,分析了固溶过程中合金元素的均匀化,并对材料显微硬度的变化做了讨论。结果表明,随固溶温度的升高,材料的晶界越来越清晰,经1000-1170 °C固溶处理1 h后材料发生再结晶,当固溶处理温度高于1100 °C,有大量孪晶出现,晶粒相比沉积态显著细化,晶粒尺寸约200 μm。合金元素的均匀化在1100 °C保温1 h后基本完成。显微硬度测试结果显示,材料的显微硬度值随固溶温度的升高而降低,在固溶温度低于1100 °C时减小趋势较快,高于1100 °C时减小趋势减缓。显微硬度的变化与材料中g ′和g "相及d相的形态和数量有关。1100 °C是激光立体成形GH4169合金比较合适的固溶处理温度下限。