盘件用粉末高温合金的研究与发展

介绍了国内外粉末高温合金的发展应用状况、国外粉末研究的新的进展，并总结分析了涡轮粉末高温合金的研究成果和发展方向。前言 涡轮盘是发动机重要的热端部件之一，它在极为苛刻的条件下工作，飞行时承受着启动一停车循环中的机械应力和温差引起的热应力的叠加作用，因而要求材料具有足够的力学性能和理化性能，特别是在使用温度范围内要有尽可能高的低周循环疲劳和热疲劳性能，这是确定涡轮盘工作寿命的关键因素。 在采用粉末涡轮盘之前，盘件所用的γ’相沉淀强化型合金由于强化元素不断地增多，严重的偏析使热加工性能恶化，低周疲劳性…     

Ni-Co-Al合金非连续沉淀相变及其对合金力学性能的强韧化作用研究

多元合金中非连续沉淀(Discontinuous Precipitation,DP)的出现通常被认为对力学性能有害。最近研究表明,Ni-Co-Al合金通过非连续沉淀析出过程可以形成双相层状纳米结构,实现“类珠光体型”的强化效果。为了进一步探究非连续沉淀对Ni-Co-Al合金力学性能的影响,总结并讨论了在不同合金成分和热处理条件下,Ni-Co-Al合金的显微组织及力学性能的变化规律。结果表明,Co元素含量的增加以及时效温度的降低有利于非连续沉淀析出,而且接近完全转变的DP组织能有效地提高Ni-Co-Al合金的强度和塑性。通过理论模拟、显微结构表征和力学性能分析,讨论了非连续沉淀的析出行为以及该反应对Ni-Co-Al合金力学性能的强韧化作用机制,指出该处理方法为镍基高温合金的强韧化研究提供了新的思路。     

喷射沉积制备Al-Zn-Mg-Cu合金大型坯组织性能的研究

利用Ospray公司的喷射沉积设备制备了Al11.3Zn2.4Mg1.1Cu合金,合金挤压成棒材后,经过固溶和时效处理,用万能材料实验机对其进行了力学性能测试,合金的抗拉强度为849 MPa、屈服强度为796 MPa,延伸率为3.3%.透射电镜和扫描电镜对拉伸试样微观组织的研究结果表明,合金微观组织中包括微米级晶粒和纳米级晶粒,合金的强化方式为纳米晶强化、固溶强化以及沉淀强化,拉伸试样的断口分析表明,合金的断裂方式主要为沿晶断裂.     

搅拌摩擦加工对Mg-2.67%Nd-0.5%Zn-0.5%Zr合金动态变形行为的影响

采用不同工艺对Mg-2.67%Nd-0.5%Zn-0.5%Zr合金进行了搅拌摩擦加工(FSP)处理,利用Hopkinson压杆对FSP处理前后的合金进行了冲击试验,探讨搅拌摩擦加工对该合金动态应力-应变行为及其应变率效应的影响。结果表明,FSP处理之后合金的显微组织因发生动态再结晶得到显著的细化,平均晶粒尺寸约由60μm减小至不足10μm。在高应变率冲击载荷下,合金母材的动态应力-应变行为表现出了明显的应变率强化效应,而FSP处理之后合金的动态应力-应变行为对应变率不敏感。这主要是由于经不同工艺FSP处理后,Mg-2.67%Nd-0.5%Zn-0.5%Zr合金产生的细晶强化及细小、弥散的沉淀相强化,大大提高了合金的变形抗力。     

大间隙钎焊用混合粉状高温镍基钎料的润湿性和显微组织

用一种含Al,Ti元素的镍基钎料粉末与γ’相沉淀强化型镍基高温合金FGH95的粉末混合,制备了大间隙钎焊用混合粉状高温镍基钎料。实验表明,采用合适的混合比例,混合粉状钎料对1Cr18Ni9Ti不锈钢具有较好的润湿铺展性。该混合钎料所获得的钎缝金属的合金化效应显著,Al+Ti合金元素的最大含量达到了5.49%。焊态钎缝中,除Nb,W等个别元素外,其他主要强化元素无明显偏析,且经1180℃/4h扩散处理可消除合金元素的偏析。钎缝金属的组织状态较为均匀,基体为等轴γ固溶体枝晶,枝晶间分布有颗粒状、短条状的化合物相以及少量的γ+γ’共晶组织。另外,在γ固溶体中分布着大量弥散细小γ’沉淀强化相。     

低膨胀高温合金Incoloy903的热处理和组织

Incoloy 903合金系沉淀强化型Ni-Fe-Co基合金,它具有低的热膨胀系数,几乎恒定的弹性模量和较高的强度。本文采用X射线衍射、透射电子显微镜和光学显微镜,研究了该合金在不同温度固溶处理和时效后的显微组织及η相的析出规律。结果表明,在880℃以上固溶为再结晶组织,在850℃以下固溶为温加工组织,在690～720℃时效8～16h,γ′相细小弥散,具有最佳的强化效果。     

新型高强度抗热腐蚀单晶高温合金研究

对新研发的M09A高强度抗热腐蚀单晶高温合金的组织结构、力学性能、抗热腐蚀性能及长期时效组织性能稳定性进行了研究。结果表明：M09A合金相对IN738合金适当降低Cr含量,为增加强化元素含量提供了可能,从而提高了M09A合金沉淀强化和固溶强化水平;取较低的Ti/Al比可以改善组织稳定性;应用单晶技术和高温热处理,可进一步提高M09A合金的高温力学性能、抗热腐蚀性能和组织性能稳定性;M09A合金抗热腐蚀性能与IN738合金的相当,高温力学性能超过现有的抗热腐蚀合金和典型的高强度定向凝固合金DZ125的,并达到第1代单晶合金的水平;合金组织性能稳定,不含Re、Ru、Hf等贵重金属元素,成本低,密度小,铸造性能较好。     

GH4169合金蠕变疲劳行为的有限元模拟及寿命预测

考虑蠕变-疲劳损伤,对部件材料进行合理的循环变形描述和准确的寿命预测,是保证航空发动机等高温设备长周期安全运行需要解决的关键问题之一。基于大型有限元软件ABAQUS,采用组合Chaboche随动强化准则和Voce各向同性硬化准则的循环弹塑性本构模型,叠加应变强化的蠕变本构模型,对GH4169合金在蠕变-疲劳载荷下伴有应力松弛的循环变形行为进行了准确的有限元模拟。同时,将Wang等最新修正的基于逐周次概念的蠕变-疲劳损伤模型进行了有限元移植,结合有限元模拟所得的循环应力、应变状态,实现了对GH4169合金蠕变-疲劳寿命的准确预测。研究结果将为进一步实现对航空发动机关键部件精确的寿命预测提供理论基础和技术手段。     

热处理对8090铝锂合金机械性能与显微组织的影响

 本文考查了一种Al-Li-Cu-Mg-Zr合金经不同沉淀强化工艺后的机械性能、使用透射电镜、扫描电镜考查了不同制度对应的显微组织特征。指出:控制时效温度、时间与预延展变形,可以调整δ′（Al₃Li）、S′（Al₂CuMg）相的复合沉淀得到优化组合,明显改善合金的强度与塑性。     

Co-Ni-Al复合黏结相硬质合金研究进展

介绍了Co-Ni-Al复合黏结相在硬质合金中的应用背景;简述了Co基高温合金最新研究成果和有序相沉淀强化黏结相硬质合金的性能特点;分析了集成计算材料工程在Co-Ni-Al复合黏结相开发上的应用;总结了WC-CoNi-Al硬质合金在制备、显微结构表征及性能研究上的进展情况。研究表明:Co-Ni-Al复合黏结相成分对合金的固-液界面能及液相形核驱动力具有明显的影响,相应地,也影响到黏结相晶粒大小和WC晶粒形貌,最终这些因素影响合金的性能。通过有序γ′相沉淀强化硬质合金黏结相可显著改善合金的性能,有望获得耐高温、抗腐蚀、抗氧化等性能优异的硬质合金材料。提出未来应重点研究Co-Ni-Al复合黏结相硬质合金的界面微结构。C含量与析出相关系以及抗磨性机理等方面。     

GH4169合金超大异形环件制造工艺研究

<正>此次研制的机匣锻件采用异形整体轧制技术,直接将整个机匣进行整体成型,不仅节约大量材料,降低加工成本,最重要是不用分段生产再进行焊接,提高了机匣的均匀性及整体性能水平。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,650℃以下的屈服强度居变形高温合金之首,并具有良好的抗疲劳、抗辐射、抗氧化、耐     

搅拌摩擦加工对稀土镁合金组织与性能的影响

制定三种参数对Mg-Nd-Zn-Zr稀土镁合金进行搅拌摩擦加工处理(FSP),通过金相实验观察了合金加工前后的显微组织,发现该工艺在很大程度上细化了合金晶粒;通过拉伸实验测量了合金加工前后的常温及170℃高温力学性能,结果发现合金的力学性能较加工前有明显的提高和改善,且有很好的高温性能。分析表明,合金性能的提高主要源于合金晶粒的细化及FSP加工过程中的沉淀强化作用,而合金晶粒的细化主要是因为在加工过程中合金发生动态再结晶所致,同时合金组织与性能的变化与加工参数也有关。     

铝锂合金热机械处理研究进展

综述了热机械处理对新型铝锂合金强韧化机制影响的研究,深入分析讨论了热机械处理对铝锂合金晶粒结构和沉淀相等显微组织演变规律的影响。通过热机械处理改变主要沉淀相的析出顺序和析出行为,促进基体形成细小、弥散和均匀分布的以δ′,θ″/θ′,T1,S″S′相为主的联合强化组织,抑制晶界沉淀相的析出和长大以及晶界无析出带的宽化,能够显著改善铝锂合金的强度和塑韧性匹配。经过固溶处理基体溶质原子和空位密度显著上升,淬火后形成这些缺陷过饱和固溶体为随后时效析出提供了动力。预变形和预时效促进了基体细小弥散的沉淀相δ′相或G. P.区均匀形核析出,在高温时效调节和稳定沉淀相尺寸和体积分数,获得T1、θ″/θ′和δ′相混合组织。新型和特殊热机械处理调控主要强化相δ′,θ″/θ′,T1相析出比例、尺寸和取向,细化晶粒和优化晶粒结构。最后指出应开发大规格轧制板材和热锻件的应力时效等新型热机械处理工艺,以满足大型航空飞机和重型运载火箭对轻质高性能铝锂合金需求。     

K417合金激光冲击强化实验研究

为了提高K417合金的震动疲劳性能,利用波长为532nm,脉宽为10ns,能量为1.5J,冲击光斑尺寸为1.6mm的YAG激光器对K417试件进行了激光冲击强化处理。结果表明:激光冲击强化能有效提高K417合金振动疲劳性能,使材料107循环抗振动疲劳强度由110.5MPa提高至285MPa。     

二次时效对微合金化的Al-Cu-Li 微观组织及力学性能的影响

通过常规力学性能、扫描电镜、透射电镜等测试分析方法研究了T8I6二次时效制度对Mg、Ag和Zn复合微合金化的Al-3.48Cu-1.44Li合金微观组织和力学性能的影响.结果表明,与单级时效相比,二次时效合金强度提高,而塑性略降;合金强度随第三级时效时间的延长进一步提高.最优的合金其抗拉强度(UTS)、屈服强度(YS)和延伸率分别为613.7、564.9 MPa和6.8％.合金的强化相主要为T1相,另有少量的θ'相和S'相.二次时效促进强化相,特别是T1相的二次沉淀,提高合金的强度,同时几乎不损失塑性.     

Custom 465~新型不锈钢的卓越性能及航空应用

Custom 465(以下简称465合金)不锈钢是美国卡彭特技术公司的专利产品,为双真空(VIM/VAR)精炼的马氏体沉淀硬化不锈钢,于1997年首次用于航空工业。该合金具有独特优异的力学性能和耐腐蚀综合性能。其强化韧化机理包括马氏体相变,针状六角Ω相和正交Ni3(Ti,Mo)板条组织的析出,以及奥氏     

GH37合金表面激光熔凝后的显微组织

本文采用1KW横流CO_2激光器研究了在不同激光熔凝和后续热处理条件下GH37合金表层的显微组织特征,为激光快速熔凝技术在沉淀硬化型高温合金中的应用提供了一定的试验依据。     

低温球磨粉末冶金制备Al-Cu-Mg合金的微观组织及力学性能

利用快速凝固和低温球磨复合工艺制备Al-Cu-Mg合金粉末,通过冷压、热挤压工艺固结成形,并对其进行固溶和自然时效处理,研究该过程中材料的微观组织变化和力学性能。结果表明:球形Al-Cu-Mg合金雾化粉末球磨4h后全部变为层片状,Cu Al2和Al2Cu Mg相发生分解并回溶入α(Al)基体中形成过饱和固溶体;挤压态材料的组织致密(致密度达98.6%),经热处理后平均晶粒尺寸约900nm,自然时效阶段合金中析出大量弥散分布的GP区和S″相;T4态材料的抗拉强度和屈服强度分别为526MPa和397MPa,而伸长率(15%)仍保持在较高水平,其强化方式主要为细晶强化和沉淀强化。     

单晶镍基高温合金在600～760℃下的低循环疲劳行为

研究[001]晶体取向的第二代单晶镍基高温合金DD6中温段下的低循环疲劳行为,实验温度为600℃,650℃,700℃和760℃,应变比为–1。结果表明:在此温度范围内,合金呈现循环硬化特性;随着温度的升高,[001]晶体取向DD6合金的弹性模量有所降低,合金的应变-寿命关系与温度相关。采用考虑温度影响修正的循环损伤累积(CDA)模型对[001]晶体取向DD6合金在中温段下的低循环疲劳寿命进行统一预测,预测寿命值位于实验结果的±3倍分散带以内。     

高纯Al-Cu-Mg-Ag合金的多级断续时效工艺研究

采用拉伸力学性能测试、透射电镜微观组织分析、扫描电镜断口分析等方法,研究高纯Al-Cu-Mg-Ag合金多级断续时效工艺对合金力学性能及微观组织的影响.结果表明,二级时效温度为室温和65℃时,合金强化效果主要来源于固溶强化和GP区,时效时间对合金强度影响很小.二次时效温度高于100℃时,合金的主要强化相由θ'相逐渐转变为Ω相.适当延长时效时间可使合金获得最大的强化效果.与T6I4和T6I6热处理工艺相比,采用185℃,20min预时效后水淬 150℃/25～50 h的多级断续时效工艺极大缩短热处理周期并简化工序,同时合金的强度水平与T6态相当,而塑性获得显著改善.