一种镍基单晶高温合金持久各向异性行为

研究了一种镍基单晶高温合金DD499的[001],[011]和[111]3个晶体取向在典型应力条件下的持久性能。结果表明,持久寿命的取向依赖性与温度和应力有关。760℃,790MPa时,[001]取向的持久寿命明显高于[011]和[111]取向;1040℃,165MPa时,持久寿命由大到小顺序为[111]>[001]>[011],但不同取向的各向异性减弱。利用SEM观察持久断裂后的断口和组织结构表明,760℃,790MPa时,[001]取向试样的断裂特征为解理和准解理混合型断裂,[011]取向为单系滑移引起的剪切断裂,而[111]取向为多系滑移引起的剪切断裂;1040℃,165MPa时,3种取向都为微孔聚集型断裂。     

A286合金的高温持久性能

为了探究A286合金的高温持久性能,对采用进口电炉+炉外精炼+真空自耗(EAF+LF+VAR)冶炼工艺制备的A286合金进行不同温度和应力的高温持久试验,利用Larson-Miller参数(LMP)预测了A286合金的持久寿命,并分析了断口微观组织演变。结果表明,A286合金应力与LMP之间的关系为σ=-107.30×LMP+3011.02。随着试验温度的降低,A286合金的断裂方式由韧窝和孔洞组成的韧性断裂转为沿晶断裂的脆性断裂。在低温高应力下,裂纹主要在MC和M₂₃C₆处产生,在高温低应力下,裂纹主要在片层状η相处产生。在试验温度650℃、应力450 MPa下,强化机制主要为位错切过γ′相的沉淀强化,在试验温度750℃、应力150 MPa下,强化机制为位错切过γ′相的沉淀强化和位错绕过γ′相的弥散强化,并且晶内析出的TiP₂、(Ti, Nb)C、TiC和NbC等纳米颗粒有利于高温持久蠕变。     

Ru对镍基单晶高温合金高温持久性能的影响(英文)

在真空定向炉中浇注了具有[001]方向的不含Ru和含Ru两个单晶高温合金,其它合金元素的含量基本相同,研究Ru对单晶高温合金在(980℃,250 MPa),(1100℃,140 MPa)和(1120℃,140 MPa)条件下持久性能的影响。结果表明,加入Ru能提高单晶高温合金的高温持久性能,提高作用随着温度的升高而降低。在断裂后的两种合金试样中都观察到γ′相定向粗化和筏排化,并且在(1100℃,140 MPa)和(1120℃,140 MPa)条件试样中有针状的TCP相析出,而在(980 ℃,250 MPa)条件试样中无TCP相析出。加入Ru减少了TCP相的析出数量。最后,讨论了加入Ru带来的合金组织变化进而提高合金持久性能的原因。     

蠕变温度对Al-Cu-Mg合金晶内S’相析出过程的影响

为了研究蠕变温度对Al-Cu-Mg合金晶内S’相析出过程的影响,测定125、150、175、200℃4种温度下合金的蠕变性能,并通过透射电子显微镜对比分析蠕变后试样夹头部位和断口附近区域的微观组织变化。结果表明:在150℃,345MPa蠕变96h后,合金断口附近区域晶内S’相的长度和厚度比夹头部位增加了1倍。在175℃,265MPa蠕变100h和在200℃,210MPa蠕变115h后,合金断口附近区域晶内S’相厚度比夹头部位都有明显增加,而长度则略有下降。     

Rejuvenation Heat Treatment of the Second-Generation Single-Crystal Superalloy DD6

The second-generation single-crystal superalloy DD6 with [001] orientation was prepared by screw selecting method in the directionally solidified furnace. The long-term aging of the alloy after full heat treatment was performed at1100 °C for 400 h. Then the rejuvenation heat treatment 1300 °C/4 h/AC ? 1120 °C/4 h/AC ? 870 °C/24 h/AC was carried out. The stress rupture properties were investigated at 760 °C/800 MPa, 850 °C/550 MPa, 980 °C/250 MPa and1100 °C/140 MPa after different heat treatments. The microstructures of the alloy at different conditions were studied by SEM. The results show that c0 phase of the alloy became very irregular and larger after long-term aging at 1100 °C for 400 h. A very small amount of needle-shaped TCP phase precipitated in the dendrite core. The coarsened c0 phase and TCP phase dissolved entirely after rejuvenation heat treatment. The microstructure was restored and almost same with the original microstructure. The stress rupture life of the alloy decreased in different degrees at various test conditions after long-term aging. The stress rupture life of the alloy after rejuvenation heat treatment all restores to the original specimen more than 80%at different conditions. The microstructure degradation of the alloy during long-term aging includes coarsening of the c0 phase,P-type raft and precipitation of TCP phase, which results in the degeneration of stress rupture property. The rejuvenation heat treatment succeeds in restoring the original microstructure and stress rupture properties of the alloy.     

一种定向高温合金在持久过程中的组织变化及其断口分析

本文用扫描电镜研究了DZ621镍基高温合金在1100℃／60MPa持久过程中的组织变化及其断裂后的断口形貌。结果表明,合金在持久变形中γ＇相在弹性能和外加应力作用下通过扩散形成垂直于拉应力方向的筏形。筏形方向与合金的错配度和外加应力的方向有关。合金经1220℃／4h／AC＋1150℃／4h／AC＋870℃／24h／AC热处理后,具有较好的持久性能。合金断口形貌表明,裂纹源于铸造缺陷和碳化物,并在持久过程中通过各小裂纹的连接扩展,导致合金最终断裂。断口表面出现许多形态和尺寸大小不均的韧窝,显示韧性断裂特征。     

<111>取向DD499合金旋转弯曲高周疲劳性能的研究

研究了DD499单晶高温合金<111>取向700和900℃温度条件下光滑和缺口试样的高温旋转弯曲高周疲劳性能。结果表明:<111>取向DD499合金光滑试样的疲劳强度在700℃为355MPa,在900℃时为400MPa,其疲劳强度和缺口敏感性均随温度的升高而增大。<111>取向DD499合金两种温度光滑试样的疲劳断裂均为多源断裂,断裂机制均表现为沿最密排面{111}面的解理断裂特征;而缺口试样在700℃表现为沿缺口向中心扩展断裂,900℃表现为类似于光滑试样的断裂特征。     

<111>取向DD499合金旋转弯曲高周疲劳性能的研究

研究了DD499单晶高温合金<111>取向700和900 ℃温度条件下光滑和缺口试样的高温旋转弯曲高周疲劳性能。结果表明：<111>取向DD499合金光滑试样的疲劳强度在700 ℃为355 MPa,在900 ℃时为400 MPa,其疲劳强度和缺口敏感性均随温度的升高而增大。<111>取向DD499合金两种温度光滑试样的疲劳断裂均为多源断裂,断裂机制均表现为沿最密排面{111}面的解理断裂特征;而缺口试样在700 ℃表现为沿缺口向中心扩展断裂,900 ℃表现为类似于光滑试样的断裂特征。     

DZ125定向凝固合金的薄壁持久蠕变性能与断裂行为

采用薄壁试样研究高温试验条件下，试样壁厚对DZ125定向凝固合金向持久性能及其断裂特征的影响规律。结果表明:不同壁厚试样的持久寿命明显低于标准试样，表现出显著的薄壁效应，并且壁厚和持久寿命间存在明显的线性关系；薄壁试样持久断口边缘区域氧化严重，内部区域为微孔聚集型断裂；合金薄壁试样的持久断裂模式为“表面氧化－裂纹萌生－扩展”和“内部蠕变损伤”共同作用；合金在950 ℃/197 MPa下的蠕变性能表明，圆棒试样寿命明显高于薄壁试样寿命，0.6 mm厚度的薄壁试样寿命约为圆棒试样的50%，1.1 mm厚度的薄壁试样寿命约为圆棒试样的80%。     

Effect of Heat Treatment on Microstructure and Mechanical Properties of GH4169 Superalloy

研究了4种热处理制度对GH4169合金显微组织、室温拉伸、650℃拉伸和持久性能的影响。结果表明:980℃固溶加两阶段时效处理,合金的室温和650℃拉伸的屈服强度和抗拉强度最高;960℃固溶加两阶段时效处理,合金的持久寿命最长。固溶处理调整y相的含量,主要强化相y"在720℃时效时析出,辅助强化相y’在620℃时效析出。     

Cu/W-Ni-Co/Ni多中间层的钨/钢扩散连接

采用铜箔/90W-5Ni-5Co(质量分数,%)混合粉末/镍箔复合中间层,在加压5 MPa、连接温度1120℃、保温60 min的工艺条件下,对纯钨(W)和0Cr13Al钢进行了连接。利用SEM、EDS、电子万能试验机及水淬热震实验等手段研究了接头的微观组织、成分分布、断口特征、力学性能及抗热震性能。结果表明,连接接头由钨母材、Cu-Ni-Co合金层、钨基高密度合金层、镍层、钢母材5部分组成。接头中的钨基高密度合金层由90W-5Ni-5Co混合粉末固相烧结生成,其Ni-Co粘结相和钨颗粒相冶金结合且分布均匀。钨基高密度合金层与钨母材以瞬间液相扩散连接机制实现了良好结合。接头剪切强度达到286 MPa,断裂均发生在钨基高密度合金层/镍层结合区域,断口形貌呈现为韧性断裂。经过60次700℃至室温的水淬热震测试,接头无裂纹出现。     

高铌TiAl合金蠕变变形的原位观察

研究了近片层Ti-45Al-8Nb-0.2W-0.2B-0.1Y合金在750和800℃时短时蠕变行为,并进行了扫描电镜原位观察。结果表明:在750℃蠕变时,合金具有稳定的蠕变特征,随应力提高,稳态蠕变阶段变短,其蠕变应力指数为7.5;在800℃蠕变时,低应力下具有明显的稳态蠕变阶段,其蠕变应力指数为4.0,而高应力下几乎没有稳态蠕变,直接进入加速蠕变。SEM原位观察表明,其蠕变损伤过程是微裂纹的形成、长大及相互连接;随温度升高,裂纹扩展和连接速度变快。     

Ti600合金的高温变形本构关系

采用GW-1200A型控制器配合高温加热炉在WDW-300电子万能试验机上通过等温压缩实验研究了Ti600合金在温度为25?800℃、应变速率为10-4和10-3 s-1条件下的热变形行为,获得了该合金在变形过程中的真应力-真应变曲线,建立了该合金的高温本构关系。结果表明:Ti600合金在较高的温度(600和800℃)下流变应力随应变速率增大而增大,在较低温度(25和300℃)时变化不太明显。在一定的应变率条件下,随着温度升高流变应力降低。考虑到Ti600合金在不同温度下的真应力-真应变曲线随温度变化的发展趋势,建立了修正的井上胜郎高温本构关系,与实验结果对比验证了模型是可靠的。通过扫描电镜(SEM)观察发现,在室温准静态压缩条件下Ti600合金的断裂形式以脆性断裂为主,同时在局部区域出现韧性断裂特征。     

高强韧Mo-0.1Zr合金的制备、性能及组织

采用球磨制备Mo-0.1Zr粉末,经压制成型、预烧、高温烧结和真空热处理后,制备抗拉强度超过650 MPa、伸长率大于30%的高强韧Mo-0.1Zr合金,研究真空热处理对合金性能与显微组织的影响。结果表明:经高温烧结后,Mo-0.1Zr合金与纯Mo相比性能提高不明显,断口形貌呈明显的沿晶脆性断裂特征;但经真空热处理后,Mo-0.1Zr合金的性能显著提高,抗拉强度提高了40%、伸长率从7.3%提高到31.2%,合金断口也由沿晶脆性断裂转变为穿晶韧性断裂,且部分晶粒呈韧性撕裂特征。真空热处理温度对合金性能的影响很大,真空热处理温度过高容易使晶粒长大,导致性能提高程度下降;而真空热处理温度过低难以起到消除晶体缺陷的作用,对合金性能提高有限。     

热处理温度对非晶晶化法制备ZrO2-Mullite纳米复相陶瓷结构与力学性能的影响

采用非晶原位晶化法从Si-Al-Zr-O(SAZ)系非晶中制备ZrO2-mullite纳米复相陶瓷.用XRD、IR和SEM技术对前驱体非晶以及晶化后试样进行表征,并着重研究热处理温度对ZrO2-mullite纳米复相陶瓷结构与力学性能的影响.结果表明,前驱体SAZ非晶经960℃热处理开始析出t-ZrO2晶体,1000℃时莫来石晶相形成.试样经低温950～1000℃和高温1100～1250℃梯度热处理后,t-ZrO2、mullite成为主晶相,同时生成c-SiO2.其中低温阶段的核化温度对陶瓷试样的显微结构和断裂韧性产生重大影响.当核化温度由950升至1000℃时,纳米颗粒明显增大,断裂韧性急剧下降;而高温阶段的晶化温度对力学性能影响相对较小.随着晶化温度的升高,试样的断裂韧性和抗弯强度均先略有增加随后下降.试样经950℃核化、1150℃晶化后取得最佳力学性能:断裂韧性5.13 MPa·m1/2和抗弯强度521 MPa.     

Sn对Mg-6Al-1.2Y-0.9Nd镁合金组织和性能的影响

采用XRD、OM、SEM和EDS等手段研究Sn对Mg-6Al-1.2Y-0.9Nd合金微观组织和力学性能的影响。结果表明, Sn可以显著提高合金从室温到175 ℃区间的抗拉强度,当Sn含量为1%时,镁合金在室温和175 ℃时抗拉强度达到最大值,分别为242和192 MPa,合全的拉伸断口为具有塑性特征的准解理断裂。 Sn的加入使合金的显微组织得到明显细化,并出现高熔点Mg2Sn合金相。合金力学性能的提高主要是由于细晶强化、弥散强化和固溶强化。     

铸态Mg-2Zn-1.5Cu合金组织及力学性能

利用金相显微镜、扫描电镜、透射电镜、XRD物相分析以及力学性能测试等手段,研究了Mg-2Zn-1.5Cu(at%)合金的显微组织及力学性能。结果表明:铸态合金存在较为明显的元素偏析,主要的第二相为MgCuZn相;合金的力学性能随着温度的提高而不断降低,塑性变化幅度要明显高于强度,合金的断裂方式也由低温时的沿晶断裂转变为高温时的穿晶断裂;在相同温度下,随着应力的提升,合金的稳态蠕变速率提高,蠕变机制由晶界控制转变为晶界及位错共同控制;在相同的应力下,随着温度的提升,合金的稳态蠕变速率存在数量级的提升,蠕变激活能由130kJ/mol降低到36.4 kJ/mol;在200℃,45 MPa时,出现加速蠕变阶段,发生蠕变断裂,断口存在明显的穿晶断裂特征,基体中有大量的沿基面运动的位错,部分位错发生攀移,MgZnCu相具有减缓蠕变变形的作用。     

温度对镍基单晶高温合金SRR99持久各向异性行为的影响

为了揭示单晶高温合金SRR99在650-1040°C温度范围内及典型应力条件下的持久各向异性行为,采用扫描电镜和透射电镜对持久实验后试样的断口形貌和微观组织演化进行研究。从Larson-Miller曲线看出,在中低温条件下,[001]取向单晶具有最好的持久性能,而[011]和[111]取向的持久性能相差不大;随着温度的升高,3个主取向的持久性能的差异逐渐缩小,到1040°C时几乎相同。通过断口形貌和组织观察,分析[001]取向单晶持久性能较佳的原因,同时探讨取向偏离度对[001]取向单晶持久性能的影响。     

Effect of directional solidification process on microstructure and stress rupture property of a hot corrosion resistant single crystal superalloy

The influences of different directional solidification processes, i.e., the high rate solidification(HRS) and liquid metal cooling(LMC), on microstructure and stress rupture property of DD488 alloy were investigated. The DD488 alloy was directional solidified by both HRS and LMC processes. The microstructure and stress rupture properties at 980 ℃/250 MPa were investigated by using optical microscopy(OM), scanning electron microscopy(SEM), electron microprobe analyzer(EPMA), transmission electron microscopy(TEM) and stress rupture testing. The results indicated that the LMC process refined the primary dendrite arm and decreased the microporosity volume fraction and solidification segregations of Cr and Co in as-cast DD488 alloy. After standard heat treatment of 1,260 ℃/4 h, AC(air cooling) + 1,080 ℃/4 h, AC + 870 ℃/24 h, AC, the γ′ morphology in LMC alloy was more cuboidal than that in HRS alloy, and the γ′ volume fraction of LMC alloy was higher than that of HRS alloy. The stress rupture life at 980 ℃/250 MPa of HRS alloy was 76.8 h, and it increased to 110.0 h in LMC al oy. The LMC process increased the stress rupture life due to the higher γ′ volume fraction, more perfect rafting structure and finer interfacial dislocation networks.     

焊后热处理对镁合金搅拌摩擦焊接接头的影响

对AZ31B镁合金进行搅拌摩擦焊接,研究热处理前后焊接接头组织及性能的变化。结果表明:焊后热处理可以显著改善焊接接头的力学性能;当搅拌头的旋转速度为600r.min-1,焊接速度为47.5mm.min-1,接头的抗拉强度为168MPa,延伸率为3.6%。热处理后,接头的抗拉强度和延伸率最高可达205MPa和8.6%,比热处理前分别提高22.02%和138.89%;接头的最佳热处理工艺为:退火温度250℃,保温1h;随着退火温度的升高,焊核区晶粒的长大速度大于热影响区/热机影响区混合区域(HAZ/TMAZ)。当退火温度高于250℃时,焊接接头的拉伸断口主要为扁条状韧窝,呈现出微孔聚合韧性断裂特征。