GH4169合金经高温及应力时效处理后的组织演变及性能

以GH4169高温合金为研究对象,通过对其进行不同条件下的高温时效以及高温应力时效处理后,进行拉伸和疲劳寿命测试,研究其微观组织演变、剩余强度和疲劳寿命以及其相关机理。结果表明,GH4169合金在550℃时效时组织稳定;650℃高温时效后γ″相开始出现粗化,在应力作用下发生γ″→δ转变,强度和寿命降低;700℃高温时效后晶内γ″相向δ相转变明显,耦合应力进一步促进了相的转变。高温耦合应力的环境下表面发生氧化开裂大大降低了GH4169合金的疲劳寿命。     

GH4169、GH4169plus和GH4738高温合金组织稳定性

为了获得不同沉淀硬化相作用的高温合金在高温长期时效过程中的组织稳定性的对比规律,对3种应用最为广泛的高温合金GH4169、GH4169plus、GH4738经720℃时效后的显微组织和硬度变化进行了对比分析。结果表明,合金的组织稳定性与晶界相和弥散强化相有关,晶界碳化物较晶界δ相稳定,γ'相较γ″相有更好的稳定性,但同为γ'相,组织稳定性还与其和基体的错配度有关。对比3种合金,随时效时间的延长,GH4169plus合金的稳定性稍次于GH4738合金,但要优于GH4169合金。     

GH4169合金的介绍

正GH4169合金是以体心四方的γ″和面心立方的γ′相沉淀强化的镍基高温合金,在-253～700℃范围内具有良好的综合性能,在650℃以下的屈服强度居变形高温合金的首位,具有良好的抗疲劳、抗辐射、抗氧化、耐腐蚀性能及良好的加工性能、焊接性能和长期组织稳定性,能够制造各种形状复杂的零部件,在宇航、核能、石油工业中,在上述温度范围内获得了极为广泛的应用。1 GH4169热处理制度采用不同的热处理制度来控制晶粒度及δ相形貌、分布和数量,从而获得不同的力学性能。其热处理制     

热处理对Inconel 718合金电子束焊接头微观组织和性能的影响

研究了"双8时效"制度和"短时效"制度对Inconel 718高温合金母材和焊缝区的金相组织、室温力学性能的影响。结果表明,焊缝区为铸造组织特征,定向生长的树枝晶内析出γ″和γ'强化相,枝晶主干细长挺直,两侧的二次枝晶以δ相为主,形态短而直。由于"短时效"热处理的温度偏高,使γ″亚稳定相向δ稳定相转变,导致"短时效"热处理后焊件的显微硬度和强度略低于"双8时效"热处理试件,而断后伸长率基本无变化。     

多场耦合作用下GH4169合金变形行为与强韧化机制

研究了脉冲电流/温度/应力多场耦合作用下,镍基GH4169合金的变形行为与强韧化机理。结果表明,GH4169合金在脉冲电流/温度/应力作用下,GH4169合金变形抗力降低、塑性变形能力提高,在高温下脉冲电流的引入加剧了原子热振动、金属晶格Pereils力下降,由此降低了合金变形抗力,增强了合金塑性变形协调能力。而当GH4169合金经脉冲电流/温度场耦合时效处理,则可以显著提高合金的高温强度和韧性,脉冲电流/温度耦合作用提高了合金基体空位缺陷密度,促进了其在随后高温变形过程中析出大量数纳米级新γ"相强化相,而脉冲电流/温度场耦合时效处理过程中析出、粗化的γ"相以及其与合金高温变形中新析出数纳米级γ"相的协同作用,使合金实现了强韧化。     

变形对镍基高温合金GH4169长期时效过程的影响

对镍基高温合金GH4169进行长期时效实验,分析变形、温度和时间等因素对合金性能的影响,同时对不同状态下时效的合金进行微观分析对比.结果表明:适当的变形有利于抑制TCP相的析出,对提高合金性能有利,合金在40％变形后进行750℃保温50h时效,处理效果最佳,此时晶内析出颗粒尺寸适中及细小弥散分布的强化相γ',强化了材料的力学性能.     

GH4169合金的高温变形行为

通过高温拉伸实验对GH4169合金的加工硬化特性进行了研究,采用扫描电镜观察其断口处的组织形貌,分析了δ相对GH4169合金塑性变形的影响。结果表明,GH4169合金加工硬化规律基本遵循Hollomon公式;合金在不同热处理制度(固溶处理、时效2 h、时效5 h、时效32 h)下的应变硬化指数n分别为0.274、0.391、0.423和0.468;δ相的析出提高了合金的抗拉强度和屈服极限,而塑性表现为先上升后下降。     

等温锻用GH4169合金的组织性能研究

采用室温拉伸、高温拉伸和高温持久的方法,对变形GH4169合金进行了力学性能测试、金相组织研究和断口形貌分析.得出结论:随着温度的升高,GH4169合金的晶粒内碳化物、δ相和夹杂都有增多的现象,到750℃后,针状碳化物稍微变粗,并有聚集成团的趋势;抗拉强度δb和屈服强度δo.2随着温度的升高而下降;延伸率δ和断口收缩率δ随着温度的升高先是下降,到750℃后急剧上升.变形GH4169合金在中温下具有较高强度,较好塑性.在800℃以下可作为等温锻造模具材料.     

GH4169零件钎焊后性能恢复工艺研究

钎焊降低了GH4169材料的性能。对GH4169零件钎焊并时效后,进行不同温度的固溶处理+时效处理,对金相组织进行分析,观察热处理后试样的δ相和γ″相分布。选取组织最优的试样进行力学性能检测,确定了改善GH4169材料钎焊后性能的最优工艺参数。     

时效处理对GH4169合金显微组织及高温拉伸变形行为的影响

研究了在900 ℃超温服役的试验条件下,时效时间对GH4169合金的显微组织形貌、显微硬度和高温拉伸性能的影响。结果表明:随着时效时间的延长,δ相先由晶界呈短棒状析出,然后以长针状覆盖整个晶粒。时效初期晶粒有长大现象,随着δ相沿晶界的不断析出,晶粒长大现象消失。900 ℃时效处理使得GH4169合金强化相发生溶解与转化,致使合金显微硬度从44 HRC急剧降至13.6 HRC,但后续保温时间的延长对显微硬度影响较小。δ相的析出对合金的高温力学性能有显著影响,适量的析出提高了合金的抗拉强度和高温塑性,大量析出则导致合金抗拉强度变低,高温塑性变差;不同时效处理后的合金高温拉伸均为典型的弹性-均匀塑性变形,变形断裂机制皆为微孔聚集型断裂。     

GH4169合金的研究新进展

GH4169合金是沉淀强化型镍铁基高温合金,在航空发动机、石油、核工业等领域已得到广泛应用。以往研究表明,当使用温度超过650℃时,其主要强化相γ"会发生相转变,使强化相的体积分数和强化效应下降,限制了合金在更高温度领域的应用。本研究在总结GH4169合金组织、析出相特征和相关性能的基础上,介绍δ相的析出和分布与合金性能的关系,总结了该合金的成分改性特点,对该合金在700℃甚至更高温度/低应力下长期使用的可能性做出了展望。     

热处理制度对GH4169G合金微观组织与蠕变性能的影响

对等温锻造GH4169G合金进行不同条件热处理和蠕变性能测试,研究热处理制度对合金组织与蠕变性能的影响。结果表明:经直接时效和标准热处理后,ITF-GH4169G合金中的δ相具有粒状或针状形态,其中,标准热处理期间合金中元素Fe和Cr富集于近晶界区域。与标准热处理合金相比,直接时效态合金在蠕变期间晶内发生位错的单取向或双取向滑移,可减缓应力集中、延迟裂纹的萌生与扩展。而标准热处理态合金中形成的针状δ相可削弱晶界的结合强度,并促使晶界处发生裂纹的萌生与扩展。     

热处理对油气钻采用GH4169合金组织性能及耐蚀性的影响

采用扫描电镜(SEM)、电化学极化曲线、阻抗谱测试、力学性能测试等研究了热处理对油气钻采用GH4169合金组织性能及耐蚀性的影响.结果 表明:固溶温度显著影响合金的晶粒组织,热处理主要改变合金的阳极反应过程;由于δ相和γ'/γ'相与基体间化学成分的差别造成了电位差异,以及相界面的共格/共格畸变能等,导致在极化电流条件下,合金易在此部位产生腐蚀失效问题;随时效时间延长,合金内强化相粗化,合金的强度和耐蚀性下降.     

Al含量对GH4169镍基合金组织及其稳定性的影响

GH4169合金中当Al含量处于合金标准范围内(0.45%)时,其晶内强化相γ″和γ′分开析出,晶界主要析出相为δ相;当Al含量为1.24%以上时,合金晶内析出γ″/γ′包覆组织",晶界δ相显著减少,而析出了大量的Laves相和少量的M7C3相及σ相.680℃,1000 h长期时效后,高Al合金中"包覆组织"长大缓慢,但晶界相数量显著增加,尺寸明显长大,而且析出了α-Cr相.随Al含量增加,这种趋势更加明显.Al含量增加显著地降低合金的室温冲击韧性,680℃长期时效后,冲击值更低.     

热处理对3D打印制备GH4169合金组织与性能的影响

通过选区激光熔化(SLM)技术三维打印(3D priting)制备了GH4169合金板状试样,并对其进行了热处理。采用三维原子探针技术(3DAP)以及附带原位拉伸功能的扫描电镜(SEM)对热处理前后试样的显微组织及力学性能进行了检测。结果表明,打印态GH4169合金中熔池和晶粒内部均为凝固枝晶组织,合金元素分布均匀。经过热处理后,基体中形成了大量细小γ″相和γ′相;拉伸试验结果显示,3D打印GH4169合金热处理后具有更优的力学性能,这归因于枝晶组织的消失、有害δ相的减少以及大量纳米级γ″相和γ′相在基体中的析出。     

热处理制度对GH2132合金组织性能的影响

研究了不同热处理制度对GH2132合金组织和性能的影响。采用Thermo-Calc软件对GH2132合金中析出的平衡相进行热力学模拟,以及电子显微镜观察热处理前后合金中微观形貌以及相。结果表明,热处理过程中时效温度对合金中γ'相的析出及分布具有重要影响,固溶处理可以调整合金的晶粒尺寸。随时效温度升高,合金中主要强化相γ'相尺寸及数量均增加,从而增加了合金的抗拉强度和屈服强度。     

不同热处理条件下GH4169合金组织性能研究

以GH4169合金为研究对象,通过金相显微镜和拉力试验,研究了不同热处理工艺下GH4169合金微观组织及力学性能变化规律。结果表明,不同的软化温度对合金晶粒尺寸没有显著影响,但对δ相的大小、数量影响较大,软化温度增加有利于合金软化和δ相充分溶解。     

GH4169合金高温高应力持久变形后的组织演变

通过对GH4169合金在680℃×700 MPa以及650℃×700 MPa高温持久前后的组织形态分析,研究了组织演变规律。结果表明,680℃高温下γ″会迅速凝聚长大,而δ相的析出将消耗晶内的γ″相,造成δ相和γ″相的数量不匹配;同时高温会使B元素以化合物析出,减弱合金的强化作用。     

分级时效对Al-Cu-Li-Mg-Mn-Zr合金微观组织与性能的影响

通过合金室温力学性能测试及时效组织的透射电镜分析,研究了分级时效对Al-Cu-Li-Mg-Mn-Zr合金显微组织与性能的影响.结果表明,经过先低温后高温的三级时效可使合金获得比T6处理更高的强度,且随着第二级时效时间的延长,合金抗拉强度和屈服强度逐渐提高.采用先高温后低温二级时效,可获得较先低温后高温三级时效更高的力学性能,且其强度随第一级高温时效时间的延长而增加,达到T8峰时效的强度水平.合金在先低温后高温时效时,在100℃低温预时效形成GP区,在140℃析出弥散细小的δ'、θ'和T1相并稳定下来,然后在175℃进一步析出长大,从而提高了合金强度.当合金在先高温后低温二次时效时,高温欠时效析出δ'和T1等强化相,然后在140℃较低温度二次析出大量细小弥散的δ'相,产生二次强化效果.     

长期时效对GH3625合金热挤压管组织及性能的影响

采用SEM、EDS分析,Image-Pro plus金相分析软件等手段,研究了720℃时不同时效时间对GH3625合金热挤压管材组织和性能的影响。结果发现,挤压态GH3625合金在720℃长期时效后主要析出M23C6、γ"相和δ相,合金的强度和硬度均提高,塑性显著下降。随着时效时间延长,部分M23C6转变为M6C,大部分γ"相转变为针状δ相,时效5 000h后δ相由长针状变为长棒状,减弱了γ"相对合金的强化作用;δ相随着时效时间的延长发生长大,平均生长速率为5.9×10~8nm~3/h,遵循LSW理论,而平均宽度的粗化却偏离了LSW理论。