大型镍基高温合金铸件中初生M_6C碳化物的分布规律

采用真空感应熔炼法制备一种大型镍基高温合金铸件。对铸件本体取完整的横截面进行宏观腐蚀,并利用OM、SEM和EDS对截面不同区域进行显微组织分析。结果表明:铸件截面的宏观组织区域分为激冷晶区、柱状晶区、等轴晶区和心部细晶区。激冷晶区富集初生M_6C碳化物,其体积分数高达40.2%。等轴晶、心部细晶和柱状晶区,M_6C体积分数显著减少,分别为6.5%,1.3%和0。在上述不同区域,M_6C的成分相对固定,为73.8%~78.5%的W,其他为少量的Ni、Co、Cr。M_6C碳化物富含Nb、Ta和Ti,靠近冒口区W含量略高。共晶γ'成分稳定,不同区域无明显差异。     

镍基高温合金中的初生碳化物及其强化作用

对K465和K492合金进行室温拉伸、高周疲劳和差热分析实验,使用扫描电镜和透射电镜观察和分析铸态K465和K492合金中初生碳化物的形态、类型及分布。研究铸态K465和K492合金中初生碳化物对合金强度的影响。结果表明,在K465合金中形成MC型初生碳化物,呈骨架状,对合金室温强度有利;在K492合金中也形成MC型初生碳化物,当碳化物呈尺寸较大的块状时,降低合金的高周疲劳强度;为弥散分布的细小颗粒时,提高合金的高周疲劳强度。     

镍基高温合金快速凝固粉末颗粒中MC型碳化物相的研究

对等离子旋转电极雾化（PREP）法制备的FGH95镍基高温合金粉末中碳化物的形态、结构、成分及其稳定性进行了实验研究,分析了粉末颗粒凝固过程中的热学参数和非平衡溶质分配对碳化物形成过程的影响．结果表明：快速凝固FGH95合金粉末中亚稳MC型碳化物形态的几何完整度随粉末颗粒尺寸减小由规则形态向复杂形态变化,不同尺寸粉末颗粒中碳化物的形态和数量决定于凝固过程中热学参数的变化和非平衡溶质分配系数的不同．亚稳MC型碳化物在加热作用下发生分解及合金元素再分配,其形态由复杂形状为主转变为规则形态的稳定MC型碳化物．     

铸造镍基高温合金中的初生μ相

研究了铸造镍基高温合金中初生μ相的形成条件及μ相的特征,结果表明：在碳量低于０．０７％的铸造镍基高温合金中,当难熔元素Ｃｒ,Ｍｏ,Ｗ,Ｎｂ,Ｈｆ总量超过１１％超过８％,Ｍｏ／（Ｗ＋Ｍｏ）（原子分数）超过０．１７时会形成初生μ相,该相在高温下是不稳定的,它会转变成Ｍ６Ｃ碳化物。Ｍｏ,Ｗ,ＣｒＨｆ,Ｎｂ,Ｃｏ是μ相形成元素,Ｍｏ在形成μ相方面作用更强,Ｗ,Ｃｒ,Ｈｆ,Ｎｂ的作用差别不明显,Ｃｏ的作用小     

镍基高温合金长期时效处理中碳化物的析出行为

对长期时效处理后的Inconcl 751合金析出的碳化物组织进行了观察，结果表明：合金在700℃时析出的碳化物类型为M23C6，在850℃时析出的碳化物类型为MC；在长期时效中，合金存在不同类型碳化物之间的转变．较低温度时向M23C6型碳化物转变，较高温度时向MC型碳化物转变。     

一种镍基高温合金的碳化物析出与转化动力学

采用化学分离联合衍射定量分析法,对多相镍基合金进行了定量相分析研究,得到了850—1000℃下MC的分解和M_(23)C_6,M_6C的析出与热暴露时间的双曲线型变化规律。热暴露过程中M_(23)C_6的元素组成一直在变化,刚析出时为(Cr_(0.67)Mo_(0.13)Ni_(0.13)Co_(0.07))_(23)C_6,其后Cr量增高,Mo,Ni和Co量减少,最终组成为(Cr_(0.88)Mo_(0.07)Ni_(0.03)Co_(0.02))_(23)C_6。热暴露温度愈高,M_(23)C_6达到最终组成状态愈快。     

Zr对铸造M951合金碳化物及性能的影响

利用光学显微镜、扫描电子显微镜、电子探针和X射线衍射等研究了Zr对一种铸造镍基高温合金一次碳化物和性能的影响.结果表明,添加Zr使铸造镍基高温合金中的一次MC碳化物形貌和分布发生明显变化.随Zr含量增加,晶粒内的骨架状碳化物减少,分布在晶界上的碳化物相应增多.碳化物形貌也由片状或针状向比较孤立的块状转变.能谱分析表明,片状碳化物含Zr量低,主要成分为Nb和C,而块状碳化物几乎有半数的Nb为Zr所替代.掺杂了Zr的MC碳化物晶格常数变大.合金的1100℃/40 MPa条件下持久寿命随Zr含量增加,先增加,后减少,在Zr含量为0.049％时合金达到最大寿命77.8 h.在1000℃时合金的抗拉强度随着Zr含量增加而缓慢地增加,且伸长率也相应提高.     

镍基粉末合金中碳化物的析出行为研究

研究了FGH95镍基粉末合金固溶处理后的碳化物析出行为,并计算了碳化物的析出温度。结果表明,镍基粉末合金经过1 160℃固溶处理后,有不连续碳化物在晶界处析出。计算结果显示,固溶温度高于1 080℃时会析出NbC,高于807℃时析出TiC。     

高温环境中碳化物稳定性对合金抗磨性的影响

在可控气氛高温磨料磨损试验机上考察了高Ｃｒ－Ｎｉ铸铁中共晶碳化物高温稳定性对合金高温磨料磨损抗力的影响，指出：由于共晶碳化物高温稳定性不良，使得其不能发挥应有的提高材料磨损抗力的作用，导致合金磨损体积急剧增加，磨损抗力下降。     

Fe-Cr-C耐磨堆焊合金中初生碳化物生长方向的控制

用两种方法对Fe-Cr-C系耐磨堆焊合金中初生碳化物的生长方向进行了研究。探讨了含碳量(质量分数，％)分别为3．34、4．11、5．16和6．5的耐磨堆焊合金碳含量及铬一碳比对初生碳化物的生长方向的影响，并采用控制冷却条件的方法对堆焊层微观组织中碳化物定向生长进行了研究。得出了冷却条件对初生碳化物生长方向的影响规律。试验结果表明，碳含量及冷却条件对耐磨堆焊层的金相组织起决定性的作用，提高含碳量或降低铬一碳比会使Fe-Cr-C系耐磨堆焊合金中初生碳化物趋向垂直于耐磨堆焊层表面生长，并且初生碳化物的密度显著提高。冷却条件和散热方向可以有效地控制初生碳化物的生长方向，采用基板背面水冷却的方法可以使初生碳化物趋向垂直于耐磨堆焊层表面生长。当改变冷却条件降低冷却速度时，初生碳化物会随机地沿任何方向生长。     

K40S合金高温时效过程中二次碳化物的沉淀析出行为

研究了K40S合金在950℃时效100h后二次碳化物M23C6,M6C的沉淀析出行为,结果表明,元素间的直接反应是合金中二次碳化物M23C6。M6C的沉淀析出机制,初生碳化物M7C3作为碳源,其蜕变分解促进反应时间的进行。同时,二次碳物M6C的沉淀析出还与铸态组织中W的富集有关,其所需的金属原子M主要来源于铸态合金W的富集区。     

新型定向凝固高温合金DZ68中的碳化物

用扫描电镜、透射电镜和电子探针等研究一种新型定向高温合金DZ68中的碳化物。结果表明,铸态DZ68合金碳化物主要是MC型,以汉字状和块状分布于晶内和晶界。热处理态DZ68合金碳化物是MC型和M23C6型,其中MC型碳化物以颗粒状和短棒状在晶界和晶内分布;而M23C6呈针状在晶内和颗粒状在晶界析出。     

镍基铸造高温合金中合金元素的偏析规律

研究了用Ni-x二元相图来判断镍基铸造高温合金中合金元素x处于正偏析、负偏析或者基本不偏析状态以及偏析严重程度的可能性,并用实验验证了正确性。     

一种镍基高温合金蠕变过程中碳、硼化物的演变行为及结构表征

通过对一种镍基铸造K417G高温合金进行760℃/645 MPa、900℃/315 MPa和950℃/235 MPa 3种条件下的蠕变性能测试,并采用扫描电镜、透射电镜等实验方法对蠕变后高温合金微观组织进行表征,分析不同条件下的蠕变机理,并对比分析蠕变前后合金中碳、硼化物的形态、分布、晶体结构,研究不同蠕变温度和应力条件对碳、硼化物析出和演变行为的影响,并揭示碳、硼化物对镍基高温合金不同条件下蠕变性能的影响。结果显示,K417G高温合金的蠕变寿命随着蠕变条件由760℃/645 MPa向900℃/315 MPa和950℃/235 MPa转变先升高后降低。760℃/645MPa下,蠕变裂纹产生于MC型碳化物的碎裂;900℃/315 MPa下,蠕变裂纹一部分产生于晶界,另一部分产生于MC型碳化物碎裂;950℃/235 MPa下,蠕变裂纹全部产生于晶界。在760℃/645 MPa下,MC型碳化物不分解,晶界没有析出细小碳、硼化物;900℃/315 MPa下,MC型碳化物分解产生M23C6型碳化物,晶界析出细小均匀分布的M23C6型碳化物和M3B2型硼化物;950℃/235 MPa下,晶界M23C6型碳化物和M3B2型硼化物长大,呈条状分布。     

铸造高温合金中氮的影响机理与控制

总结中国科学院院金属研究所高温合金与金属间化合物课题组近年来开展的几种铸造高温合金中氮(N)的研究结果;讨论了铸造高温合金中N的控制方法.结果表明:无论镍基还是钴基铸造高温合金,N含量随Cr含量或返回次数和比例的增加而增大,过高的N含量降低合金的力学性能,并导致合金质量明显下降,但N的影响机理不同;对镍基铸造高温合金,N主要以极难分解的TiN颗粒团簇存在于合金熔体中,在凝固过程中作为核心促进TiC碳化物的析出与快速长大,块状碳化物阻塞枝晶间的通道,降低合金液的流动性和补缩性,导致合金组织中的显微疏松明显增加以及合金力学性能的降低;对钴基铸造高温合金,高N含量提高合金的初始凝固温度,使得合金枝晶组织粗大,枝晶间板条状M7C3共晶碳化物数量增多、尺寸增大,抑制周围基体中M<,23>C<,6>相的沉淀,导致共晶碳化物/基体界面更容易形成裂纹而降低合金力学性能.     

镍基高温合金长期时效处理中碳化物的析出行为

对长期时效处理后的Inconel 751合金析出的碳化物组织进行了观察,结果表明：合金在700℃时析出的碳化物类型为M_(23)C_6,在850℃时析出的碳化物类型为MC；在长期时效中,合金存在不同类型碳化物之间的转变,较低温度时向M_(23)C_6型碳化物转变,较高温度时向MC型碳化物转变。     

铸造镍基高温合金K445的热疲劳行为

利用开有V形缺口的平板试样,研究了新型铸造镍基高温合金K445在最高温度分别为800,850,900℃,最低温度为室温的热循环下的热疲劳行为．通过光学显微镜和扫描电镜观察合金的组织和热疲劳裂纹形貌,研究热疲劳损伤机制．结果表明,热疲劳主裂纹主要从V形缺口处萌生,沿晶界扩展,而二次裂纹则穿晶扩展．当最高循环温度为800℃时,碳化物的组成和分布起主要作用,（Ti,Ta）C型碳化物的开裂处以及碳化物与基体的界面处是裂纹优先扩展区域．当最高循环温度为900℃时,高温氧化起重要作用,应力辅助作用下的晶界氧脆是主要损伤机制．     

粉末高温合金原始颗粒边界与MC型碳化物溶解度的关系

原始颗粒边界(PPB)是在粉末加热固结过程中MC型碳化物在颗粒边界析出造成的,利用扫描电镜(SEM)和电子探针X射线显微分析仪(EPMA)研究了 MC型碳化物在镍基高温合金中的溶解度与粉末高温合金中原始颗粒边界(PPB)的关系.结果表明:强碳化物形成元素(Ti、Zr、Hf、Nb、Ta)对应的MC型碳化物在镍与镍基高温合金中的溶解度顺序为:TiC＞NbC＞TaC＞ZrC＞HfC,同时温度越高MC型碳化物的溶解度越大;在镍基高温合金中溶解度较大的TiC容易在粉末高温合金的PPB上析出,而溶解度较小的TaC则避免了这种现象.未添加Ta元素的FGH4098合金中原始颗粒边界(PPB)上的MC型碳化物主要为TiC;添加Ta元素的FGH4098合金,制粉过程中会在粉末颗粒内部析出更多的含Ta的MC'型碳化物,在随后的热等静压过程中,这种MC'碳化物转变成为更高稳定性的MC型碳化物(Ta,Ti,Nb)C.(Ta,Ti,Nb)C存在富Ti的核心,Ti和C元素被"固定"在了碳化物中,阻碍了 MC型碳化物在PPB上析出.     

碳对镍基单晶高温合金碳化物形貌的影响(英文)

在抽拉速率为50μm/s的条件下制备5种不同含碳量的单晶高温合金,研究碳对单晶高温合金中碳化物形貌的影响。研究发现,铸态组织中存在4种形貌的MC型碳化物,呈针状、球状、块状以及中文汉字状。随着碳含量的增加,碳化物的体积分数增大而共晶组织的体积显著减少。同时,碳化物的尺寸随着碳含量的增加亦呈增大趋势。     

Zr和Y对铸态M951镍基高温合金显微组织的影响(英文)

应用光学显微镜、扫描电镜、电子探针和X射线衍射研究Zr和Y对镍基高温合金铸态组织的影响。结果表明,随着镍基合金中Zr和Y含量的增加,合金中的γ+γ′共晶数量明显增多。同时,随着Y和Zr含量的增加,合金的初生MC碳化物形貌也发生明显变化,由针状或片状转化为以孤立的块状为主。XRD衍射测试发现,加入一定量的Zr和Y后,MC碳化物的晶格常数变大。电子探针结果表明,针状或片状碳化物主要含Nb和C,而块状的碳化物则平均含有39.2%Zr和39.6%Nb。这两种元素对铸态显微组织的影响可以归结于它们所具有的原子尺寸效应。