固溶时效对Cu-1.4Ni-1.2Co-0.6Si合金组织性能的影响

研究了不同固溶工艺条件对Cu-1.4Ni-1.2Co-0.6Si合金显微组织的影响,对合金固溶-时效后的显微硬度和导电率进行了分析,并采用电子衍射及透射电镜分析其显微组织。结果表明:合金铸态组织以等轴晶为主,热轧变形组织中存在许多细小析出相。热轧合金在固溶处理过程中基体变形组织发生再结晶和晶粒长大,且随着固溶温度升高,析出相固溶量增加,至975℃时,析出相粒子基本回溶到基体中。合金中的析出相与Cu-Ni-Si合金具有相同的结构和形貌,与Cu基体的位向关系为:[001]Cu//[110]p,(010)Cu//(001)p;[112]Cu//[32 4]p,(110)Cu//(2 11)p。合金最佳固溶-时效处理工艺为975℃×1.5 h+500℃×4 h时效,在此工艺条件下,合金显微硬度为232 HV,相对导电率为49%IACS。     

一种抗热腐蚀铸造镍基高温合金中σ相的析出及回溶

研究了不同热处理条件下σ相的回溶规律及其对合金持久性能的影响.研究发现,在800~900℃范围内经过最长1×104h时效后,合金中产生的σ相率先在枝晶干的M23C6碳化物附近形成,之后扩展到枝晶间;随着时效温度的升高,σ相形成速度加快,σ相形核的孕育时间缩短.激活能计算结果对比表明,σ相形成初期与Co,Cr的扩散相关,稳态阶段与Mo的扩散相关;长期时效后合金在1000~1170℃固溶时,σ相都可以回溶到基体,且固溶温度越高,σ相回溶越快.σ相的回溶动力学研究表明,σ相的回溶速度受Co的扩散过程控制.对比持久实验结果表明,合金中的σ相并不能使合金变脆;经过恢复热处理,长期时效过程中析出的σ相回溶,持久寿命提高.     

氮及热处理制度对028合金微观组织的影响

借助Thermo-Calc热力学计算软件,分析了028合金主要元素对氮饱和溶解度和平衡相析出温度的影响,设计了不同氮含量的试验合金。采用光学显微镜、扫描电镜等方法研究了不同固溶温度下试验合金的微观组织。结果表明,Cr、Mo和Mn提高氮的饱和溶解度,Ni、Cu降低氮的饱和溶解度;Ni显著降低σ相析出温度,Cr、Mo显著提高σ相析出温度。随着固溶温度的升高,晶粒的等轴性提高,在1080 ℃固溶时,试验合金充分固溶获得再结晶完全的等轴晶。当固溶温度超过1110 ℃时,试验合金回复再结晶完全,晶粒迅速长大;固溶温度相同条件下,氮含量越高,试验合金的平均晶粒尺寸越小,说明氮可以起到细化晶粒的作用。     

热处理对SLM成形的Inconel 718合金组织的影响

研究了固溶+双级时效处理对激光选区熔化(SLM)工艺制备的Inconel 718高温合金微观组织形态和析出相的影响。结果表明,SLM沉积态合金为椭圆状晶组织,其由细小柱状晶组成。沉积态合金经固溶处理后转变成等轴细晶组织,且随固溶温度升高,晶粒尺寸增大。经固溶+双级时效处理后,合金会在晶界和晶内析出多种析出相,在940~1 020℃固溶过程中晶界析出短棒状δ相(Ni3Nb),在620~720℃时效过程中晶内析出针状δ、圆盘状γ″(Ni3Nb)和黑点状γ′相(Ni3Al,Ti)。     

镍基耐蚀合金925均匀化及固溶过程组织演变规律

为研究925合金在均匀化及固溶过程中组织演变规律,利用金相显微镜、扫描电镜和能谱分析等对经真空感应熔炼(VIM)和保护气氛下电渣重熔(ESR)双联工艺冶炼的925合金的原始铸态、均匀化态、锻态和固溶态的组织和析出相进行分析。结果表明：铸态组织中含有TiN、MC、γ′相、σ相以及η相;1160℃退火5h可使γ′相、σ相及η相回溶,退火20h偏析基本消除;在950-1070℃固溶过程中,M₂₃C₆相在晶界析出量逐渐减少,1040℃以上晶粒急剧长大。     

热处理对镍基单晶高温合金微观组织和高温持久性能的影响

采用螺旋选晶法,制备了一种镍基单晶高温合金。在非真空箱式电阻炉中进行分级均匀化热处理,研究了热处理制度对合金显微组织及持久性能的影响。结果表明:合金的铸态组织由γ-Ni固溶体相、初生和次生的γ-′Ni3Al相、以及γ/γ′共晶相组成;1 305~1 310℃、16 h固溶处理后,次生γ′全部固溶,少量γ/γ′共晶没有完全固溶;1 315℃、16 h固溶处理后,γ/γ′共晶全部固溶;1 320℃、2 h固溶处理后,出现少量初熔;两次时效处理明显改变了γ′的尺寸、形貌及分布;合金经1 180℃、2 h 1 290℃、2 h 1 315℃、16 h AC 1 140℃、4 h AC 870℃、24 h AC完全热处理后,在1 100℃,137 MPa条件下持久寿命达到100 h。持久裂纹主要沿与拉应力垂直的枝晶间横向段萌生扩展,与γ/γ′共晶完全固溶状态相比,未固溶的γ/γ′共晶更容易成为主要裂纹源。     

双级固溶处理对2A14铝合金组织和力学性能的影响

通过拉伸试验、金相观察、扫描电镜、透射电镜等手段研究了不同双级固溶处理对2A14铝合金力学性能及组织的影响。结果表明:双级固溶获得了较高程度的过饱和固溶体,仅发生了部分再结晶;最佳双级固溶工艺为:470℃×2 h+510℃×1 h,采用该工艺并经160℃×8 h时效后,合金的拉伸力学性能达到σb=508.4 MPa,σ0.2=422.7 MPa,δ=14.9%;经双级固溶后,Al2Cu相已基本完全溶解,未溶相主要为富含Fe、Si的杂质相,其拉伸断口呈现出典型的韧窝型断裂;时效后合金中的主要强化相为S′相,且在470℃×2 h+510℃×1 h二级固溶并时效后的析出相较单级固溶的数量更多且细小均匀,因而获得了更高的析出强化效果。     

固溶温度对22Cr双相不锈钢组织与性能的影响

采用金相显微镜、扫描电镜、能谱分析、透射电镜和性能测试等方法,研究了固溶温度对22Cr双相不锈钢显微组织和性能的影响.结果表明:在950～1150 ℃范围,实验钢中α、γ两相含量与固溶温度呈近似直线关系;材料的显微硬度(HV)和强度(σb)先降后升,在1050 ℃时达到最小值;当固溶温度为950 ℃,组织中出现了σ相,σ相是导致22Cr双相不锈钢塑性、韧性下降的主要原因;随着固溶温度的升高,Cr、Mo的分配系数K变小,Ni的分配系数K增大,表明合金元素在α和γ相中浓度差别变小.     

IN718合金时效后的组织及其典型元素分布特征

对离心喷射沉积IN718合金进行固溶处理及870℃×(10～100)h时效.利用EPMA背散射电子像及TEM衍衬像显示其显微组织形貌,利用电子探针.能谱分析(EPMA-EDS)和复相分离法(MPSM)测算了合金中的γ"、δ和基体相的成分,计算了各相含量以及相间典型元素分配量,分析了各元素在γ"和δ相的分布特征.结果表明,离心喷射沉积IN718合金在870℃时效后析出γ"和δ相;随着时效时间的延长,δ相含量符合Avrami公式规律;时效30 h后γ"相含量随时间呈线性增加;元素分配量的变化揭示了时效过程中相间元素的分布特征.     

K447A合金的热处理组织和拉伸性能研究

通过对K447A合金在不同热处理状态下的显微组织观察和拉伸性能测试,研究了合金显微组织的演变规律及其对拉伸性能的影响。结果表明,合金铸态组织主要包括γ基体、γ′相、碳化物及γ/γ′共晶,碳化物多分布于晶内枝晶干和晶界。固溶处理后,γ′相由大、小两种尺寸的组成,碳化物发生"碎化",且由γ′相包覆,同时枝晶间处析出了细小的MC型碳化物。高温(1100℃)时效热处理使γ′相长大,同时再次析出细小γ′相;低温(870℃)时效热处理则使γ′相形貌接近长方形。拉伸性能结果表明,合金经固溶热处理和时效热处理后的抗拉强度相近,但时效热处理后的伸长率有所增加。     

增强型UNSN08028′合金的析出相及固溶处理

利用光学显微镜、扫描电镜、X射线衍射仪研究了增强型UNS N08028′合金析出相的分布、形貌和种类。基于扩散理论的应用和具体分析,研究了4种不同固溶温度对试验合金析出相的影响,并确定了合理的固溶处理温度。结果表明,试验合金经过锻造后,形成了以大小不均的奥氏体等轴晶为基体,颗粒状和针状σ相连续分布于晶界和弥散分布于晶内的组织;Mo在γ-铁中的扩散速度决定着σ相的溶解时间,经过1155℃、2 h的固溶处理后,σ相已大部分溶解,试验合金基本形成了单相奥氏体组织。     

热处理过程中DD6单晶高温合金的组织演化规律与力学性能

研究了DD6单晶高温合金在热处理过程中的显微组织演化规律以及初熔组织的生成机理。通过研究不同固溶时效处理对γ′相形貌、尺寸分布和体积分数的影响且分析了完全热处理后合金的显微硬度和拉伸性能,从而确定了合金最佳的热处理工艺。结果表明,通过差热分析法和金相观察法确定合金的初熔温度在1300~1310 ℃。在1315 ℃固溶处理4 h,枝晶间/枝晶干γ′相尺寸趋于一致,呈立方状均匀排列。在固溶处理过程中,γ/γ′共晶组织熔化生成了不规则初熔组织。在不同的一次时效工艺下,1120 ℃时效4 h空冷后,γ′相立方度更好,尺寸分布更均匀。合金最佳的热处理工艺为1290 ℃×1 h+1300 ℃×2 h+1315 ℃×4 h, AC+1120 ℃×4 h, AC+870 ℃×32 h, AC。合金在完全热处理后,随拉伸温度从室温升高至850 ℃时,强度达到峰值,温度继续升高,强度下降;在760 ℃拉伸时塑性最差,随着拉伸温度从760 ℃升高到950 ℃,塑性提高。     

多步热处理对GH4742合金组织性能的影响

采用多步热处理,研究了不同固溶温度和高温时效温度对GH4742高温合金组织性能的影响。结果表明,固溶温度显著改变晶粒尺寸和一次γ′相形态。固溶温度为1090 ℃时,基体中存在大量未溶的一次γ′相,可以有效阻止晶粒长大,同时这种粗大γ′相以及后续时效过程中形成的细小γ′相共存的组织使得合金具有良好的综合力学性能。高温时效处理对组织形貌影响较小,但可以改变γ′相的尺寸,显著影响晶界碳化物的形态,通过Mo置换一次碳化物MC中的Nb、Ti,使晶界连续分布的碳化物发生溶解形成颗粒状的碳化物,显著降低了GH4742高温合金的高温持久性能。     

固溶处理对新型镍钴基高温合金显微组织及力学性能的影响

采用OM、SEM和拉伸试验等研究了固溶温度和固溶时间对新型镍钴基高温合金组织及力学性能的影响。结果表明,晶粒尺寸变化与一次γ′相含量变化一致,固溶温度低于1110℃时,随着固溶温度升高或固溶时间延长,残留的一次γ′相钉扎晶界,晶粒尺寸增加较缓。固溶温度为1110℃时,延长固溶时间至4 h时,一次γ′相基本回溶,晶粒尺寸迅速增加,进一步延长固溶时间至6 h时,晶粒尺寸增加减缓,即合金中一次γ′相的全溶温度为1110℃。合金在1100℃固溶4 h和双级时效处理(670℃×24 h,空冷+780℃×16 h,空冷)后的抗拉强度和屈服强度达到最大值,分别为1584 MPa和1104 MPa。因此,合金的固溶温度宜选取为1100℃,固溶时间宜选取为4 h。     

热处理对Inconel718合金组织及力学性能的影响

针对Inconel 718合金的不同用途,分析研究了4种常用热处理工艺对Inconel 718合金组织和力学性能的影响。结果表明:固溶温度超过1020℃时,奥氏体晶粒显著长大。合金中主要析出相有MC、δ、γ’和γ″相。δ相沿晶界分布,1025℃固溶时呈颗粒状少量析出;950℃固溶时呈块状大量析出;直接时效时呈网状不连续分布。同时,δ相对合金的晶粒度影响较大,且其析出数量和形态决定了合金的韧塑性,γ″、γ’相的析出量和尺寸与晶粒尺寸决定了合金的强度变化。     

时效温度对0Cr15Ni70Ti3AlNb合金组织和性能的影响

采用相分析、SEM、万能拉伸试验机等手段,研究了不同时效温度对0Cr15Ni70Ti3AlNb合金组织和性能的影响。结果表明:0Cr15Ni70Ti3AlNb合金在不同的时效温度下析出相有MC相、M23C6相和γ′相。MC和M23C6碳化物在650、670、690℃时的含量基本保持不变。随着时效温度的升高,γ′相的含量和尺寸不断增加。时效温度从650℃升高到720℃,γ′相质量分数由4.971%增加至10.744%,γ′相晶粒尺寸由11.0 nm增大到38.8 nm。在650℃保温14 h后,基体内部析出细小的球状γ′相,当时效温度为750℃时,合金内部出现链状的γ′相,当时效温度为810和840℃时,合金中存在方形的γ′相。随着时效温度的升高,合金室温抗拉强度和屈服强度呈现先增高后减小的趋势,当时效温度高于750℃后,室温抗拉强度和屈服强度均迅速下降,时效温度为720℃时,合金的冲击韧性值最小。     

C1023镍基高温合金中时效析出σ相

研究了5种成分的C1023镍基高温合金850 ℃时效试样中析出σ相的形态、数量、分布及其对高温持久寿命的影响.对C1023合金铸态试样进行了850 ℃保温500 h的时效热处理及850 ℃、应力325 MPa的高温持久性能测试;对时效试样显微组织和持久试样断口形貌及微区成分进行观察分析,测定了时效试样中σ相的含量.结果表明,C1023合金850 ℃时效析出的σ相有2种典型形态:在枝晶间均匀分布的颗粒以及从枝晶间伸向枝晶干的长针;在850 ℃时效240 h左右出现析出峰,时效400 h之后σ相的生成量相对稳定.存在合金成分-σ相生成量-高温持久寿命之间的良好对应关系.成分中Cr、Mo等元素含量在成分范围的下限,而C与Ti含量在成分范围中限的合金,时效σ相的生成量相对少,σ针相对短粗,对应具有相对最高的持久寿命.     

GH4096合金在长期热暴露过程中的组织演化

基于粉末冶金René88DT合金的成分,采用新型定向凝固铸锭变形工艺研制了GH4096合金,并研究了其固溶时效热处理后在700~900 ℃长期热暴露过程中γ′相的粗化和晶界析出相的析出行为。结果表明:GH4096合金在700 ℃热暴露时具有良好的组织稳定性,晶内γ′相的尺寸稳定在70 nm左右,未发现明显的长大行为,晶界上未发现析出相;750 ℃热暴露500 h以上时,二次γ′相开始出现聚集长大现象,晶界开始出现不连续析出相,但γ′相的长大速度和晶界析出相的析出速度均比较低;800 ℃以上长期热暴露时,γ′相的粗化速度和晶界析出相的析出长大速度明显加快。长期热暴露后晶内二次γ′相的尺寸与Larsen-Miller参数近似呈线性关系,晶界析出相以M₃B₂和μ相为主。     

2507超级双相不锈钢中第二相的析出行为

利用OM、SEM和EBSD等研究了经1100 ℃保温30 min固溶的热轧超级双相不锈钢(SDSS)2507在不同时效温度(750~1000 ℃)及时间(1~240 min)下的第二相析出行为。结果表明,固溶态SDSS 2507的微观组织主要是铁素体和奥氏体。在750～1000 ℃时效处理后有σ相和χ相析出。时效温度较低时,χ相从铁素体相析出且稳定存在。随着时效温度的升高,σ相主要通过α→σ+γ₂共析反应生成,随着时效时间的延长,组织中亚稳态χ相溶解并促进σ相析出。另外,时效温度也会影响第二相形貌:高温时效时(＞950 ℃),析出相形貌主要为片状σ相和γ₂相,低温时效时析出物主要呈颗粒状。由第二相析出行为及第二相的TTT曲线可知,热轧变形使SDSS 2507第二相形核的孕育期缩短,析出速度提高,析出敏感温度约为950 ℃。