微量Mg,Zr在GH 698合金析出相间的分配及其对相组成的影响

采用化学相分析、X射线桁射、SEM等方法研究了微量Mg、Zr在GH698合金析出相间分配规律,及其对γ′的相组成、热稳定性和晶格常数的影响。还研究了Mg在铸态合金经1170℃加热时的扩散现象。结果表明,当合金中Mg含量≤0.012％时,Mg主要进入γ-固溶体,γ′中Ti(Nb)/Al(原子％)比值随Mg含量增加稍有提高;当Mg含量>0.012％时,Mg进入γ′和碳化物中,γ′的Ti(Nb)/Al比值则下降。可以认为,合金强度性能与此比值有关。加入到合金中的Zr主要进入γ′,增大γ′的晶格常数,提高γ′的溶解温度,细化γ′的粒度。     

Ti对镍基高温合金时效组织中γ′的影响

本文通过马弗炉将热处理后的样品进行不同时间的长期时效处理,利用扫描电镜观察长期时效样品中的γ′形貌。结果表明,三种合金热处理后的组织均由γ相,γ′相,MC和M23C6型碳化物组成。三种合金经800℃/500 h后,γ′相仍呈立方态,900℃/500 h后,γ′相边缘开始圆化,并且随着时间的延长,圆化得越严重。时效过程中的γ′相长大遵循了LSW规律,时效时间和温度的增加都会促进γ′相长大,温度的增加更有利于γ′相长大。     

渗氮层的微观结构对渗层脆性的影响

利用Ｘ射线衍射仪和透射电镜研究了离子渗氮层和普通气体渗氮层的微观结构及其对渗层脆性的影响。结果表明,离子渗氮化合物层中γ′相的含量比普通气体渗氮的要多,且γ′相晶粒较小;离子渗氮扩散层中的碳化物呈粒状,而普通气体渗氮扩散层中的碳化物呈断续的长条状,且分布有一定的方向性。这是离子渗氮的渗层脆性低于普通气体渗氮的重要原因。     

γ′相反相畴界能与Mg含量关系的研究

大原子半径的元素Mg进入γ′相,显著改变γ′对合金的强化效应。本实验采用X射线衍射技术,探讨了一种Ni基高温合金的γ′相反相畴界能与Mg含量的关系。发现,在合金中加入微量Mg能大幅度地提高γ′反相畴界能,因而增加了γ′相对于位错切割通过的阻力。可以认为.这是Mg强化时效Ni基高温合金的一项十分重要的机制。     

IN792LC单晶高温合金长期热暴露下的蠕变性能退化

研究了800℃条件下最长时间达到3 000 h的长期热暴露对IN792LC单晶高温合金显微组织演变及蠕变行为的影响。结果表明：长时间热暴露后,γ′相球化生长均匀分散在γ基体内,γ′相的粗化行为符合Lifshitz-Slyozov-Wagner(LSW)模型。热暴露后一些不连续碳化物在γ/γ′共晶组织周围析出,但无拓扑密排相(TCP)生成。对长期热暴露后的合金进行了760℃/662 MPa下蠕变断裂寿命测试,随着热暴露时间延长,由于组织退化,合金蠕变寿命降低,而断裂伸长率不断提高。当热暴露达到3 000 h时,合金蠕变断裂寿命降低81.1%。合金蠕变寿命的减少主要由γ′相粗化、碳化物的退化以及柯肯达尔孔洞增大导致。分析发现在热暴露后共晶相周围MC碳化物分解形成的M₂₃C₆碳化物,空位在碳化物处塌陷聚集成微孔,加速了裂纹的萌生与拓展。此外,由于热暴露后合金蠕变过程中的位错网络被破坏,位错切入γ′相运动,从而进一步降低蠕变断裂寿命。研究结果为IN792LC单晶高温合金近服役温度条件下使用寿命预测提供了参考。     

一种高铬的铁镍基高温合金物理化学相分析

采用物理化学相分析方法研究了高铬的铁镍基高温合金时效后碳化物和金属间化合物的析出行为,通过实验确定了铁镍基高温合金中析出相的萃取方法、相分离方法、钢中析出相的类型和含量、γ′相的粒度分布。研究结果表明,铁镍基高温合金中析出相为γ′、NbC、TiC、Laves和σ,随着时效时间的增加,NbC和TiC相含量变化不大,Laves相和γ′含量略有增加,σ相含量增加比较明显,γ′相的粒度随时效时间明显增加,σ相含量的增加和γ′相颗粒的增大是造成合金高温屈服强度下降的主要原因。研究结果对高铬的铁镍基高温合金成分的控制、生产工艺的选择和热处理制度的合理制定具有指导意义。     

单晶高温合金DD6表面渗碳处理组织研究

对单晶高温合金DD6进行表面渗碳处理,采用SEM、TEM研究了DD6合金渗碳层组织,运用EDS与SAD分析了渗碳层内碳化物的类型。结果表明,表面渗碳处理后,在渗碳层γ相内析出大量细小的MC型碳化物,与合金名义成分相比,其化学成分富含铌、钽和钼,而铝和镍含量较低。该碳化物呈块状析出,尺寸约为0.1μm,弥散分布在渗碳层区域内。由于碳化物的析出,渗碳层区域内的γ′相不能保持完整的立方化形态。渗碳处理温度越高,渗碳层深度越大。MC碳化物与基体γ相之间存在[001]MC∥[001]γ,(200)MC∥(200)γ的晶体学取向关系。     

GH163合金相变规律研究

采用光学显微镜、透射电镜、X光结构分析及化学相分析方法,研究了GH163合金的相变规律。结果指出,GH163合金在正常热处理状态下由γ、γ′、MC、MN及M_(23)C_6相组成。在800℃下长期时效,γ′发生了向密排六方η相转变。时效时间超过500h后,在晶界和MC碳化物周围析出了少量的M_6C。     

Nimonic 80A合金螺栓的组织织构及高温应力松弛行为

利用SEM与EBSD技术研究Nimonic 80A高温合金螺栓的组织织构特点,并对不同温度下的高温应力松弛行为及组织织构演变进行分析。结果表明,合金中γ相组织未形成显著织构,晶粒取向择尤情况与晶粒尺寸无对应性。合金中第二相主要为γ′相与Cr的碳化物,γ′相在基体中弥散分布,而Cr的碳化物分别在晶界析出和沿螺栓轴向“链状”分布,其分布特征与γ晶粒组织及取向无显著关联性。应力松弛前后,晶粒组织、碳化物分布及织构均无明显变化,但γ′相发生了一定的粗化。载荷一定时,温度对应力松弛行为存在显著影响,即较高温度下样品的应力松弛率较高。较高温度下位错滑移更易开动,与样品中更多晶粒表现出较高晶粒取向散布(GOS)值相对应,但各晶粒GOS值的高低未表现出晶粒取向与晶粒尺寸依赖性。     

Nimonic 80A合金螺栓的组织织构及高温应力松弛行为

利用SEM与EBSD技术研究Nimonic 80A高温合金螺栓的组织织构特点,并对不同温度下的高温应力松弛行为及组织织构演变进行分析。结果表明,合金中γ相组织未形成显著织构,晶粒取向择尤情况与晶粒尺寸无对应性。合金中第二相主要为γ′相与Cr的碳化物,γ′相在基体中弥散分布,而Cr的碳化物分别在晶界析出和沿螺栓轴向“链状”分布,其分布特征与γ晶粒组织及取向无显著关联性。应力松弛前后,晶粒组织、碳化物分布及织构均无明显变化,但γ′相发生了一定的粗化。载荷一定时,温度对应力松弛行为存在显著影响,即较高温度下样品的应力松弛率较高。较高温度下位错滑移更易开动,与样品中更多晶粒表现出较高晶粒取向散布(GOS)值相对应,但各晶粒GOS值的高低未表现出晶粒取向与晶粒尺寸依赖性。     

微量镁对GH220合金蠕变行为的影响

本文利用分析电子显微术及化学分析方法研究了GH220合金中镁的分布及存在方式,应用蠕变过程的动态观察,研究了含镁及无镁合金的蠕变变形特征。实验分析表明:在最佳镁含量合金中,一部分镁不均匀地填隙于晶界上碳化物与基体(或γ′)的非共格的界面上,形成100 A左右尺寸的Ni_2Mg相;在碳化物颗粒之间有点阵常数为12～14 A的面心立方点阵的含镁相析出。从而降低了晶界空位浓度,减缓了空位扩散型攀移造成的晶界滑动,使得晶内γ′和基体及晶界上的碳化物有时间得以充分变形以与晶界被减缓的滑动协调,降低了稳态蠕变速率。     

倒双级时效对镍基高温合金组织及高温拉伸性能的影响

 研究了固溶+两段时效热处理工艺对镍基高温合金组织及性能的影响。结果表明：镍基高温合金中的γ′相粒子半径大于40 nm时，位错与γ′相的交互作用由切割机制转变为绕过机制，合金强度明显降低；γ′相的长大规律符合Oswald熟化过程规律；合金在第二段时效过程中，晶界碳化物转变成颗粒状，使其塑性显著提高。     

0Cr20Ni65Ti3AlNb合金平衡析出相热力学计算

利用JMatPro热力学计算软件,对0Cr20Ni65Ti3AlNb合金的平衡析出相和非平衡凝固过程进行了模拟计算。结果表明：合金的主要平衡析出相有γ相、γ′相、MC和M₂₃C₆型碳化物相、η相,合金的非平衡凝固过程中Nb、Ti元素偏析比较严重,会降低合金的初、终熔点;Al含量对γ′相析出温度和析出量影响最大;C是MC和M₂₃C₆型碳化物相主要形成元素,对其析出温度和析出量起决定作用;η相的开始析出温度和析出量主要受Ti含量影响,过多的η相析出会影响合金的机械性能,因此,在成分设计过程中需合理控制合金的Ti含量。     

含Hf和Ta新型镍基高温合金粉末中碳化物相

对含Hf和Ta新型镍基高温合金FGH98Ⅰ等离子旋转电极(PREP)雾化原始和不同温度下预热处理粉末中的碳化物相进行了研究.结果表明:原始粉末中MC′型碳化物可分为两类,一类为富Ti、Ta和Nb,另一类为含Ta、Hf和Zr.两类碳化物均含有一定量非碳化物形成元素Co和Ni及中等强碳化物形成元素Cr和Mo,并以块状、粒状分布于枝晶或胞晶间;随着预热处理温度升高,粉末中富Ti、Ta和Nb的MC′型碳化物转变为MC型碳化物,且其所含Ti、Ta和Nb的总量增大;含Ta、Hf和Zr的MC′型碳化物发生分解和转变,析出稳定的M23C6、M6C和MC型碳化物,M23C6碳化物的析出和溶解温度为950℃和1150℃,M23C6和M6C碳化物共存温度为1000～1100℃.另外,粉末中微量元素Hf和Ta主要以碳化物和γ′相参与碳化物反应.     

钼、铌对一种镍基变形涡轮盘合金组织结构和力学性能的影响

本工作用金相、电镜、相分析和X光结构分析等方法研究了MO、Nb对一种镍基变形涡轮盘合金组织结构和力学性能的影响。结果表明,合金中γ′相量、尺寸和分布以及碳化物的种类和分布与合金Mo,Nb元素含量密切相关,从而影响合金室温和高温下力学性能。 Nb提高γ-γ′相间错配度,表现为提高合金屈服强度。Mo是促进M_(23)C_6析出的元素、Nb是抑制M_(23)C_6析出的元素。添加Mo、Nb都使γ′相数量增加并在给定的热处理条件下使大小γ′相均匀分布于基体。为合金Mo、Nb最佳成分控制提供了一个依据。     

镍基高温合金GH4151的偏析及相析出行为

摘要：利用电子探针(EPMA)、场发射扫描电镜（SEM）及差热分析（DTA）研究了GH4151合金的元素偏析行为、铸态组织特征以及析出相种类,并对合金凝固过程进行讨论。结果表明：GH4151合金凝固过程中,W元素偏聚于枝晶干,Mo、Nb、Ti元素偏聚于枝晶间,Co、Cr、Al元素几乎不发生偏析,Nb、Ti元素偏析较重。GH4151铸锭心部为粗大的等轴晶,主要析出相包括强化相γ′相、一次碳化物、η相、（γ+γ′）共晶相以及Laves相,其中枝晶间分布的η相、（γ+γ′）共晶相和Laves相为低温脆性相在凝固末期形成,扩大了合金的凝固区间,从而导致合金热裂敏感性增加。     

选区激光熔化FGH4096高温合金的组织与性能

以等离子旋转电极法制备的FGH4096粉末为原材料,利用选区激光熔化(selective laser melting,SLM)技术制备了FGH4096合金,合金致密度达99. 3%。研究了SLM沉积态、直接时效态、固溶+时效态的组织和拉伸性能。SLM沉积态FGH4096合金由柱状晶构成,垂直熔池边界生长,柱状晶内排列着精细的树枝结构或等轴结构,以奥氏体γ相为主,少量的γ′相和碳化物沿树枝结构和等轴结构边界析出;直接时效处理后,大量三次γ′相析出,树枝结构或等轴结构边界粗化;固溶+时效后,回复和再结晶的发生,合金晶粒呈不规则形状,树枝结构和等轴结构消失,少量一次γ′相和碳化物在晶界析出,晶内分布少量二次γ′和大量均匀的三次γ′相。SLM沉积态FGH4096室温拉伸塑性好,热处理后强度明显提高,塑性下降,直接时效态屈服强度和拉伸强度最高,接近锻造状态。3种状态拉伸断口呈穿晶断裂,随着强度的提高,直接时效态拉伸断口出现数量较多的沿晶断裂区域。     

变形FGH96合金涡轮盘物理化学相分析

通过采用物理化学相分析方法对镍基变形FGH96高温合金涡轮盘盘心部分厚度方向上不同位置所取的样品进行分析,在不同的电解液和电解条件下进行电解提取出析出相,然后借助X射线衍射仪(XRD)、电感耦合等离子体原子发射光谱仪(ICP-AES)等手段对相及各相的元素含量进行分析,确定了合金的析出相类型、含量和组成结构式,并将其与各位置的高温蠕变性能差异进行比较和分析,得到涡轮盘厚度方向上微观相的信息并推测其对材料性能的影响,进而探讨指导对工艺生产的改进。研究结果表明:变形FGH96合金涡轮盘厚度方向上γ′相粒径和含量、碳化物和硼化物含量变化较大;在变形FGH96合金涡轮盘厚度方向上,各部位的γ′相质量分数都在30%左右。而且各个部位的γ′相含量存在波动,从目前测得的结果来看,质量分数最高和最低的地方相差约5.7%。各个位置处γ′相的含量和粒径,在涡轮盘厚度方向上越靠近中心处γ′相的粒径越大,但相应位置处的高温蠕变性能则呈现相反趋势;此外,在γ′相粒径最大的地方,γ′相的含量也呈现较大值。     

W和Ta对新型镍基粉末高温合金显微组织的影响

采用相同的粉末冶金工艺与热处理方法设计3种W和Ta含量不同的合金,利用金相显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、场发射扫描电镜(FE-SEM)、X射线衍射仪(XRD)等多种研究手段,研究W和Ta元素对新型镍基粉末高温合金显微组织的影响。结果表明:改变W和Ta含量对合金晶粒组织和MC型碳化物的析出没有明显影响;随着合金中Ta含量的减少和W含量的增加,γ/γ′相错配度逐渐减小;随着合金中Ta含量和γ/γ′相错配度的增加,γ′相含量和尺寸均增加,二次γ′相粗化长大和达到分裂的时间缩短,尺寸分布越来越不均匀。     

W和Ta对新型镍基粉末高温合金显微组织的影响

摘要：采用相同的粉末冶金工艺与热处理方法设计3种W和Ta含量不同的合金，利用金相显微镜（OM）、扫描电镜（SEM）、场发射扫描电镜（FE SEM）、X射线衍射仪（XRD）等多种研究手段，研究W和Ta元素对新型镍基粉末高温合金显微组织的影响。结果表明：改变W和Ta含量对合金晶粒组织和MC型碳化物的析出没有明显影响；随着合金中Ta含量的减少和W含量的增加，γ/γ′相错配度逐渐减小；随着合金中Ta含量和γ/γ′相错配度的增加，γ′相含量和尺寸均增加，二次γ′相粗化长大和达到分裂的时间缩短，尺寸分布越来越不均匀。