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。     

一种超超临界电站用镍铁基高温合金凝固和析出相的热力学评估

利用热力学计算软件JMat Pro和镍铁基合金数据库,计算分析了一种新型γ′相强化镍铁基高温合金的凝固特征温度和热力学平衡相的析出行为;评估了调整γ′相形成元素Al、Ti,抗蚀元素Cr和C含量对合金凝固特征温度和相析出行为的影响。结果表明:合金主要相组成为γ、γ′、MC和M_(23)C_6;随着Ti和Al含量的提高,γ′相的析出温度和含量增加,Ti元素的影响更显著;Cr含量的增加会降低合金液相线、固相线和M_(23)C_6相的析出温度并致M_(23)C_6相的析出含量先增加后减小;增加C含量会减小合金的结晶温度间隔、提高MC和M_(23)C_6相的析出温度和析出含量。本模拟研究结果将为合金的优化设计提供参考。     

镍基高温合金GH141平衡析出相的热力学计算分析

应用Thermo-Calc热力学计算软件,对GH141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:GH141合金的平衡析出相有γ、γ′、σ、μ和碳化物(M C、M_6C、M_(23)C_6);合金凝固过程中Mo、Ti元素正偏析比较严重,这会降低合金的初熔点;Al、Ti含量对γ′相的开始析出温度和最大析出量有很大影响;C是碳化物最大析出量的控制元素,且M C、M_6C、M_(23)C_6碳化物的主要富集元素分别是Ti、Mo、Cr。研究结果为合金的成分设计和热处理提供一定的理论依据。     

GH742y合金凝固偏析行为

采用组织分析和差热分析相结合的方法系统研究GH742y合金的凝固偏析行为和铸态组织形成规律。GH742y合金枝晶偏析严重,组织析出复杂:Cr、Co、W、V和Al偏析于枝晶干,而Nb、Ti和Mo等元素在枝晶间的富集导致一次和二次γ′相、(γ γ′)共晶、MC碳化物、M6C碳化物、Laves相和δ相的析出;稀土元素La和Ce的偏析导致Ni5Ce相和富氧硫稀土相的枝晶间析出。相分计算表明,严重的元素偏析以及大量富Nb和Ti相的析出是σ相和μ相等有害TCP相析出的主要原因。GH742y合金的凝固顺序为:γ基体、MC碳化物、一次γ′相、(γ γ′)共晶、Laves相、Ni5Ce相和M6C碳化物。     

镍基耐蚀825合金的组织特征及热力学计算

为了了解镍基耐蚀825合金的组织特征及平衡相的析出规律,采用扫描电镜(SEM)和热力学计算软件Thermo-Calc对其进行组织观察和模拟计算分析。结果表明,825合金原始轧态晶界无析出物,晶内有少许Ti的碳化物。750℃时效4h后晶界析出块状M23C6,980℃时效,MC相随时间增加而增多。825合金主要平衡相为γ′、α-Cr、MC、M23C6,Al、Cr、Ti、C分别提高γ′相、α-Cr相、MC相、M23C6相的开始析出温度和最大析出量。     

新型难变形高温合金эк151的组织特征及平衡析出相热力学计算

利用场发射扫描电子显微镜对其铸态组织进行了观察,并通过热力学计算,对该合金中成分对平衡相析出的影响规律进行了研究。结果表明,эк151合金凝固过程中,Mo、Nb和Ti等元素在枝晶间偏析,并形成大量γ′+γ共晶相。合金主要析出相为大量的γ′相、少量的一次、二次碳化物和硼化物以及μ相。其中强化相γ′多成立方状,800℃下平衡态质量分数含量高达50%左右。当成分在规定范围波动时,对熔点影响最大的为Cr、Mo、Nb和Ti;而Al、Ti和Nb含量变化均会影响到γ′相的析出量及析出温度;Cr、Mo含量变化还会影响到二次碳化物的种类,Ti、Nb、C虽然是一次碳化物MC的主要形成元素,但是成分范围内对其析出温度影响并不明显。影响μ相析出温度和析出量的主要成分为Cr、Mo和W。     

FGH96合金中γ′和碳化物相平衡计算

利用热力学计算软件Thermo-Calc及相应的Ni基数据库对FGH96粉末高温合金中可能析出的平衡相进行计算,并分析元素含量在允许范围内的波动对主要析出相γ′和碳化物析出行为的影响。结果表明:FGH96合金析出的平衡相有γ′、MC、M23C6、MB2、M3B2和TCP相。Al、Ti和Nb含量的增加会显著提高γ′相的固溶温度及析出量;合金中碳化物的析出量及MC的析出温度主要受到碳含量的影响,Al和Nb含量的变化对碳化物的析出温度有着显著影响,其中Al含量的影响尤为明显。     

新型Ni-Cr基GH648合金成分对热力学平衡相析出行为的影响

通过热力学平衡相计算方法并采用相应的Ni基数据库，对1种新型高铬的Ni-Cr基GH648合金成分对平衡相析出的影响规律进行系统研究。结果认为GH648合金析出的主要平衡相为α-Cr，γ′相和M23C6碳化物(主要为Cr23C6)，并进一步计算了合金成分对这些相的析出行为及合金初熔点和终熔点的影响规律。计算结果表明，Cr含量主要影响α-Cr的析出量及开始析出温度，并影响合金的初熔点，对以Cr为主的M23C6的析出行为没有明显影响。C显著影响碳化物的析出量，而Al，Ti增加显著增加γ′相的析出量和开始析出温度。     

难变形高温合金GH720Li平衡析出相的热力学计算

为了给热处理制度和热加工工艺提供理论依据,采用Thermo-Calc热力学计算软件,对GH720Li合金平衡析出相和非平衡凝固进行模拟计算分析.结果表明,合金凝固过程中Mo、Ti偏析比较严重,并给出Ti、Al含量对γ'相析出温度和析出量的定量计算结果.C含量的增加可以显著提高碳化物的析出量,但对碳化物的析出温度无影响;Cr对M23C6的析出量没有影响,但显著提高其析出温度.进一步对一次碳化物MC的析出温度与合金初熔点的关系进行定量计算.     

热等静压工艺对K4125镍基高温合金显微组织的影响

采用3组不同参数的热等静压(HIP)工艺对K4125镍基高温合金进行显微组织演变研究。结果表明,3种热等静压工艺制备的合金中Hf、Mo等在MC碳化物中的分布区域略有不同,Ta、Mo、Co、Cr、Ti及Al等为正偏析元素,W、Ni为负偏析元素,与其他元素相比较,Ni、Co、Cr偏析程度较小,提高热等静压温度及压力,各元素的偏析程度均有所降低,γ/γ′共晶组织含量逐渐减少,同时枝晶干γ′相的尺寸显著降低,但面积分数无明显变化。此外,3种热等静压合金均出现大块状MC碳化物碎化、二次MC碳化物析出及晶界细小碳化物形成等现象,提高热等静压温度及压力后,这种现象加剧,且碳化物中Ta、Ti含量降低,TaC、TiC的分解倾向增加。     

GH80A组织特征及平衡相析出行为的热力学计算分析

采用高分辨扫描电镜、物理化学相分析、X射线衍射等手段对实验GH80A合金热处理态的微观组织特征进行了定性和定量分析。结果表明,合金晶界分布有M7C3、M23C6两种碳化物,有效强化晶界,晶内弥散分布有γ’强化相,有效提高合金的高温强度;此外,采用Thermo-Calc热力学计算软件和Ni基数据库,对GH80A平衡析出相和非平衡凝固过程进行了模拟计算,并分析了合金元素Al、Ti对γ’相,C对MC、M7C3、M23C63种碳化物析出量和析出温度的影响。     

GH4133B合金组织特征及平衡相析出热力学研究

采用Thermo-Calc热力学计算软件,对GH4133B合金平衡析出相进行模拟计算分析,并进一步对该合金的显微组织特征进行观察分析。结果表明,Ti、Al含量对γ’相析出影响严重,并给出了定量计算结果。C含量能影响M23C6的析出量,对其析出温度没有影响;而Cr含量则主要影响其析出温度,对M23C6的析出量却没有影响。进一步对Ti、Al含量对η相的析出进行了计算分析,实验验证了时效过程中η相的析出及分布形态。     

铸态GH742合金的凝固特点及枝晶偏析

高合金化GH742合金存在严重的枝晶偏析,Nb、Ti大量偏聚于枝晶间,导致MC碳化物、(γ+γ′)共晶、Laves相、δ相等析出;高Mo含量及其枝晶间偏析是析出σ相的重要原因;La、Ce在枝晶间的富集促使含氧硫稀土相和Ni5Ce相的析出。与一般合金凝固特点不同,高含量Al、Ti、Nb导致GH742合金凝固过程中先后发生(γ+γ′)和(γ+Laves)两种类型的共晶反应。结合差热分析技术和凝固组织特点确定了合金的凝固温度区间为1346-1190℃,凝固顺序为γ、MC、(γ+γ′)、Laves、Ni5Ce。     

FH96高温合合金的凝固过程及元素平衡分配系数的研究

基于Scheil-Gulliver凝固模型,采用热力学计算软件Thermo-Calce及相应的Ni基数据库,对FGH96高温合金的凝固过程进行了热力学模拟计算,以揭示FGH96合金凝固过程中各相的析出规律,及凝固过程中各元素的偏析行为;并用Scheil-Gulliver方程对残余液相中各合金元素的质量分数随固相分数的变化进行回归,得到了各元素的平衡分配系数.结果表明,在FGH96合金凝固过程中,当固相分数达到0.7、0.94、0.98时由残余液相中分别开始析出MC型碳化物、TCP相、γ′相;B、C、Mo、Nb、Ti、Zr、Si的平衡分配系数小于1,而Co、Cr、W、Fe、Al的平衡分配系数大于1.     

Ta对IN617B镍基高温合金凝固组织及元素偏析的影响

IN617B镍基高温合金是700℃先进超超临界燃煤电站的主要候选材料.采用OM、SEM、TEM、EDS、EPMA和热力学计算等方法研究Ta对IN617B镍基高温合金凝固行为及组织的影响.研究结果表明:IN617B合金的凝固组织呈典型的树枝晶形貌,在枝晶间和晶界处分布着网状的M6C、板条状的M23C6和颗粒状的Ti(C,...     

铸造镍基高温合金IN792的凝固和偏析行为研究

采用等温凝固淬火试验(ISQ)与差热扫描量热(DSC)分析的方法对铸造镍基高温合金IN792的凝固过程和元素在固、液相中的分配进行研究,得到了合金的等温凝固组织、相析出顺序图、凝固特性曲线以及元素在不同温度下的偏析特性。ISQ结果表明:IN792合金的液相线温度为1328℃,开始析出MC碳化物的温度为1310℃,开始形成(γ+γ’)共晶的温度为1225℃,于1190℃开始析出二次γ’相。由DSC测得的合金宏观固相线温度(尚存体积分数5%残余液体)和由ISQ测得的微观固相线温度(终凝温度)分别为1250和1180℃,两者相差达70℃,这一温度范围往往是热裂缺陷形成的敏感区间。IN792合金在液相线下30℃范围内液体量锐减,析出了体积分数约85%的γ枝晶。1300～1270℃是合金枝晶间液体由连通转为断开的温度范围,它与铸件疏松形成密切相关。在1325～1190℃温度区间,IN792合金中元素W、Co分配系数大于1,倾向富集于枝晶干固相,为负偏析元素;Zr、Mo、Ti、Ta、Cr分配系数小于1,倾向富集于枝晶间液相,为正偏析元素;Al在凝固早期富集于液相而后来倾向于分布在枝晶干固相区,随着凝固温度降低逐步转变为负偏析元素。在1325～1210℃温度范围内,随着凝固温度降低,Al、Ni的分配系数升高,而Mo、Cr的分配系数降低。相反,在1210～1180℃温度区间,随着凝固温度降低,Ni、Al的分配系数降低,而Mo、Cr的则升高。     

Effect of Zr on solidification and microstructure of a Ni-based superalloy with high Al and Ti contents

The total content of Al and Ti in advanced Ni-based wrought superalloys is up to 7.5wt.%,which makes it easier to form harmful nonequilibrium eutectic(γ+γ′)andηphase.It has been reported that the addition of certain amount of Zr can modify precipitation of the nonequilibrium phases obviously,but the mechanism is still controversial.The effect of Zr ranging from<0.0006wt.%to 0.150wt.%on solidification behavior,segregation and microstructure of a Ni-based superalloy with high Al and Ti contents was investigated,eliminating the interferences of C and B.Results show that increase in Zr content significantly promotes the formation of eutectic(γ+γ′),ηand Zr-rich phase in the interdendritic region.Besides the Zr-rich phase,Zr dissolves slightly in the eutecticγ′and obviously in theηphase.An interesting phenomenon is discovered that the Zr addition significantly increases the area fraction of liquid pools and enlarges the forming range ofγdendrites,which suggests that Zr markedly retards the solidification.Zr affects the eutectic(γ+γ′)andηformation mainly due to the retard of solidification and dissolution of Zr in them.The retard of solidification obviously increases the residual liquid fraction and undercooling.Zr can serve as a forming element for the eutectic(γ+γ′)andηphase,and the obvious dissolution of Zr inηphase significantly decreases the critical concentration of Ti for its precipitation.