长期时效对FGH97合金γ’相演化的影响

采用场发射电镜观察了FGH97合金经过不同时效温度和时效时间后不同形态γ’相的演化规律。结果表明:不同温度下一次γ’相和二次γ’相平均尺寸随时效时间的增加存在最大值,三次γ’相平均尺寸随时效时间延长呈线性增长;550℃时效后二次γ’相由立方形长大为不规则形,分裂成为田字花瓣形或蝶形,而后沿<100>方向分解为小立方形;在750℃时效后期,二次γ’相出现边界融合现象,且小三次γ’相消失。时效后硬度值的变化与γ’相尺寸有关。     

长期时效过程中FGH97合金γ′相演化规律

采用场发射电镜观察不同温度和时间时效后FGH97合金的显微组织,总结3种不同尺寸γ’相的演化规律。结果表明:不同温度下,随时效时间增加,一次γ’相和二次γ’相平均尺寸均存在最大值,三次γ’相平均尺寸均呈线性增长。550℃时效后二次γ’相分裂明显,由立方形长大为不规则形,分裂成田字花瓣形或蝶形,而后分解为小立方形,沿一定方向排列。而750℃时效后期,二次γ’相出现边界融合现象,且小三次γ’相聚集长大。γ’相尺寸变化导致时效后硬度值的变化。     

FGH95合金中γ'相稳定性研究

利用扫描电镜和透射电镜观察分析了热等静压HIP FGH95高温合金经热处理后,基体中γ'相的形貌、分布和稳定性.结果表明:合金经热处理后基体为再结晶晶粒与原始枝晶的混晶组织.基体中除了晶界上分布的固溶处理未溶的棒状γ'相颗粒外,在再结晶晶粒内部还存在有大、中、小3种尺寸的γ'颗粒,其中大的方形γ'相颗粒尺寸约为0.5～0.8 um,并呈8个一组排列,此8个一组排列的γ'颗粒是由合金在1160℃固溶冷却过程中所形成的单个高温γ'相分裂而形成.进一步观察发现,分裂后的方形γ'相颗粒在后续热处理过程中又发生了不稳定分解,在其颗粒内部有细小γ'相的重新析出,并且随着新析出γ'相的长大原来的方形γ'相颗粒逐渐消失.     

700℃长时时效对FGH97合金组织与力学性能的影响

针对涡轮盘的使用温度,研究了FGH97合金在700℃度下长时时效过程中的显微组织和力学性能变化。利用扫描电镜、物理化学相分析、热力学计算等方法研究了长时时效处理过程中析出相的演变。结果表明,合金中的一次和二γ'相组织稳定性良好,三次γ'相发生了较明显的粗化,合金中未发现明显的的TCP相析出。对合金2000 h和5000 h长时时效处理后的力学性能测试表明,长时时效后合金的综合力学性能优异。     

铪对FGH4097合金系热力学平衡析出相和原始颗粒边界的影响

为消除粉末冶金高温合金FGH4097中存在的原始颗粒边界(PPB),采用Thermo-Calc热力学计算软件对FGH4097合金系进行热力学计算,并进行相应的组织观察与能谱分析,重点研究了铪(Hf)在FGH4097合金中的分布规律以及Hf对析出相的影响,特别是分析了Hf对合金中PPB的影响规律。结果表明,FGH4097合金中Hf主要存在于MC、MB2和γ’相中,Hf能促进MC相和γ’相的析出,有效地抑制M6C和M23C6型碳化物的形成。Hf质量分数为0.30%时消除了FGH4097合金中的PPB。     

热处理工艺对FGH96合金惯性摩擦焊组织与显微硬度的影响

采用惯性摩擦焊接方法进行了FGH96高温合金焊接,借助光学显微镜、扫描电子显微镜、显微硬度仪对焊态和热处理态FGH96惯性摩擦焊接头组织和显微硬度进行了研究.结果表明,焊缝中心区内发生完全动态再结晶,再结晶晶粒细小,晶粒尺寸为4.6μm±0.3μm,且二次γ’相完全溶解,导致硬度低于母材组织.随着远离焊缝,二次γ’相含量逐渐增加,距焊缝1.5 mm后γ’相体积分数基本保持不变,但γ’相形貌由球形逐渐向立方体转变,导致硬度逐渐增加.经热处理后,焊缝区域内二次γ’相的含量与形貌变化规律与焊态相似,但热处理后基材晶粒尺寸从11.4μm±0.3μm增大至13.5μm±1.0μm,是导致热处理后基材硬度较焊态较低的原因;另外热处理后三次γ’相的析出是导致热处理态焊缝硬度高于焊态的原因.     

FGH97合金的显微组织

结合FGH97合金的制备工艺,采用显微组织观察等手段,对合金的显微组织进行了分析研究与讨论,结果表明,直接热等静压成形的FGH97合金的晶粒组织均匀,晶粒度为6～7级;合金中的Hf元素对减少合金中的原始颗粒边界(PPB)有着显著作用,同时,Hf元素会进入γ'相和碳化物,提高γ'相的强度和碳化物的稳定性;合金的显微组织具有弯晶特点,这对合金的塑性和韧性非常重要.     

FGH95合金中γ＇相稳定性研究

利用扫描电镜和透射电镜观察分析了热等静压HIPFGH95高温合金经热处理后,基体中γ＇相的形貌、分布和稳定性。结果表明：合金经热处理后基体为再结晶晶粒与原始枝晶的混晶组织。基体中除了晶界上分布的固溶处理未溶的棒状γ＇相颗粒外,在再结晶晶粒内部还存在有大、中、小3种尺寸的γ＇颗粒,其中大的方形γ＇相颗粒尺寸约为0．5～0．8μm,并呈8个一组排列,此8个一组排列的y’相颗粒是由合金在1160℃固溶冷却过程中所形成的单个高温y,相分裂而形成。进一步观察发现,分裂后的方形y’相颗粒在后续热处理过程中又发生了不稳定分解,在其颗粒内部有细小y＇相的重新析出,并且随着新析出y’相的长大原来的方形y’相颗粒逐渐消失。     

喷丸强化对FGH4097粉末高温合金室温高周疲劳极限的影响

对FGH4097粉末高温合金进行喷丸强化,测定室温下高周疲劳极限,利用SEM观察疲劳断口特征及喷丸表面形貌,X射线应力仪和超微小动态显微硬度仪测定试样表层残余应力(σr)和超显微硬度(DHV),采用EBSD及TEM观察喷丸强化层的微观特征。结果表明:室温下,与未喷丸试样相比,喷丸后残余压应力更大、更深、更稳定,有利于提高疲劳裂纹萌生抗力及降低裂纹扩展速率;喷丸表层的高位错密度、大量小角度晶界及软取向晶粒数量减少阻碍疲劳裂纹在表面萌生,从而FGH4097高周疲劳极限提高20.7%。     

一种镍基单晶高温合金长期时效后γ'相的粗化动力学

研究了第二代镍基单晶高温合金DD5在870～980℃时效150～2000 h后γ′相的粗化动力学。结果表明:长期时效后DD5合金γ′相的形貌和尺寸取决于时效温度和时效时间,可用形貌稳定因子来表征;在870～980℃时效温度下,枝晶中γ′析出相发生粗化,γ′析出相的平均尺寸随时效时间和温度的增加而增大;动力学计算结果表明DD5合金在长期时效后,γ′相的粗化长大受合金元素扩散的控制,γ′析出相依然保持规则立方状,具有较好的组织稳定性。     

7150铝合金三级过时效热处理制度

采用透射电子显微镜观察(TEM)和力学性能测试研究7150铝合金三级过时效热处理制度中各阶段对合金组织和力学性能的影响,并比较三级过时效热处理制度与单级峰时效、双级过时效、常规回归再时效(RRA)处理的组织和力学性能。结果表明:采用(110℃,16 h)欠时效制度作为合金的预时效制度,比采用(120℃,24 h)峰时效制度作为合金的预时效制度更有利于晶内析出相的回溶;采用(190℃,2 h)作为第二级高温时效制度,可以使合金晶内析出相部分回溶,晶界析出相充分断开;采用(110℃,16 h)+(190℃,2 h)+(120℃,16 h)三级过时效制度时,在同一电导率水平下,合金的抗拉强度损失明显低于采用双级过时效制度时合金的抗拉强度损失。     

镍基粉末高温合金FGH4096中γ′相完全溶解温度的测定

通过JmatPro软件测试了镍基粉末高温合金FGH4096平衡相图,并根据γ′相平衡态溶解温度采用OM和SEM等方法研究了不同固溶温度下的γ′相溶解结果。结果表明,热力学软件JmatPro计算的FGH4096合金中的γ′相在930~1100 ℃大量溶解,完全溶解温度在1100 ℃以上。从1110 ℃到1130 ℃晶粒尺寸从16.1 μm长大至18.2 μm,变化不明显,从1130 ℃到1160 ℃,晶粒迅速从18.2 μm长大到28.6 μm。镍基粉末高温合金FGH4096中的γ′相起到强化作用的同时,对晶粒长大具有阻碍作用,随着固溶温度从1110 ℃升至1130 ℃,γ′相含量减少,其对晶粒的钉扎作用降低,导致晶粒有所长大。1130 ℃以上时,γ′相完全溶解,γ′相钉扎作用消失,晶粒迅速长大。最终确定FGH4096合金中γ′相实际的完全溶解温度为1130~1140 ℃。     

热处理工艺对FGH95合金涡轮盘组织和性能的影响

研究了 3种热处理工艺对粉末合金FGH95涡轮盘组织和性能的影响 ,对合金组织、析出相、断口以及在 6 5 0℃条件下的力学性能进行了分析 ,结果表明 ,工艺 112 0℃× 1h炉冷 870℃× 1h空冷 6 5 0℃× 2 4h空冷比较适合FGH95合金涡轮盘的热处理     

FGH95合金长期时效过程中二次γ′相的“反粗化”分裂行为

利用场发射扫描电镜研究了FGH95粉末冶金高温合金在750℃/5000h时效过程中二次γ′相的尺寸、分布和形貌变化,为其在新型航空发动机中的应用提供理论依据。结果表明,随着时效时间增加,二次γ′相形态不稳定,其尺寸变化不符合体扩散控制的LSW规律。二次γ′相在0~500h发生"反粗化"的分裂,由碟状分裂为块状。在500~1000h阶段分裂的细小γ′相发生粗化,在1000h粗化到一定程度后又开始分裂,2000h后随着时效时间延长又逐渐粗化,椭球状二次γ′相逐渐增多。研究证明,γ′相粒子之间的弹性交互作用是导致其形态变化的主要原因,它属于降低界面能与弹性交互作用能总量的形貌转变机制。     

FGH95合金中γ′相稳定性研究

利用扫描电镜和透射电镜观察分析了热等静压HIP FGH95高温合金经热处理后,基体中γ′相的形貌、分布和稳定性。结果表明:合金经热处理后基体为再结晶晶粒与原始枝晶的混晶组织。基体中除了晶界上分布的固溶处理未溶的棒状γ′相颗粒外,在再结晶晶粒内部还存在有大、中、小3种尺寸的γ′颗粒,其中大的方形γ′相颗粒尺寸约为0.5～0.8μm,并呈8个一组排列,此8个一组排列的γ′相颗粒是由合金在1160℃固溶冷却过程中所形成的单个高温γ′相分裂而形成。进一步观察发现,分裂后的方形γ′相颗粒在后续热处理过程中又发生了不稳定分解,在其颗粒内部有细小γ′相的重新析出,并且随着新析出γ′相的长大原来的方形γ′相颗粒逐渐消失。     

FGH95粉末冶金高温合金长期时效的组织稳定性

利用扫描电镜和透射电镜观察了FGH95镍基粉末冶金高温合金在650℃长期时效后的显微结构,评价了该合金在时效过程中的组织稳定性。结果表明,该合金在650℃具有较好的组织稳定性。经500～5000h时效后,合金的主要析出相为γ′相、MC型和M23C6型碳化物,在合金中没有发现TCP相。γ′相在不同热处理时期具有3种不同的尺寸及形貌:尺寸为1～3μm的γ′相,呈不规则块状在晶界析出;尺寸约为500nm的γ′相,呈蝶形均匀分布于基体中,随时效时间延长,其大小、形貌及在基体中的分布稍有变化;更小的γ′相在长期时效过程中经历不规则长大、分裂、再长大和再分裂的循环过程,尺寸在60～200nm范围内变化。合金时效3000h时发现晶界上生成M23C6型碳化物。     

近等温锻造FGH4095高温合金的显微组织及力学性能

以FGH4095高温合金作为研究对象,实验得到喷射态、热等静压态和近等温锻造态的FGH4095高温合金,通过扫描电子显微镜和透射电子显微镜,以及拉伸实验观察分析显微组织和力学性能。结果表明,近等温锻造态FGH4095合金显微组织及力学性能优于其他两种状态的合金。     

稳定热处理后表面污染对FGH4097制件性能的影响

研究了FGH4097制件在稳定热处理后出现的表面污染变色对零件性能的影响。对FGH4097粉末高温合金模拟件稳定热处理变色后进行组织检查、能谱分析和硬度测试,以及对FGH4097变色盘件化学成分分析、合金试样在空气炉不同热处理温度下的变色情况和热处理1 h后室温拉伸性能检测。结果表明：FGH4097粉末高温合金制零件在稳定处理后的表面污染变色为零件表面被氧化,变色层为一层薄的氧化膜。经过性能试验验证,发现表面污染变色对零件性能的影响不大,能够满足使用要求。     

热处理对含铼镍基单晶高温合金显微组织的影响

通过光学显微镜和扫描电镜对一种Ni-Co-Cr-Mo-W-Re-Al-Ta系镍基高温合金经几种固溶热处理后的γ/γ'共晶变化情况,以及时效后γ'相形貌和分布情况进行了研究。结果表明:在1320℃下合金出现初熔现象。随固溶温度的提高,保温时间的延长,γ/γ'共晶减少;时效工艺为1180℃/4h时,一次γ'相的立方度较高,尺寸适中,分布均匀;当时效温度在1200℃以上时,γ基体通道中析出二次γ'相;当时效条件为1250℃/4hAC时,二次γ'相尺寸变大,数量增多。