新型涡轮盘及叶片材料—低偏析高温合金

低偏析技术是我国高温合金研究和发展中的一个重要突破,并且处于国际领先地位。该技术主要通过控制P、Zr、B、Si的含量,以降低高温合金中的凝固偏析,提高合金的使用性能和改进某些工艺性能,如定向工艺和热加工工艺等,因此,可以利用低偏析技术,发展出一系列性能优良的新一代高温合金。     

一种低偏析低密度镍基合金的性能研究

测试了一种低偏析合金的性能。与Ｋ３合金相比，该合金具有较高的初熔温度、优异的抗冷热疲劳性能和超高温瞬时性能，表现出很好的组织和性能的稳定性及抗氧化、抗热腐蚀性能，而且密度低，是一种性能优良的低偏析低密度导向叶片材料。     

高强铝合金晶界偏析与氢致断裂机理的研究

提出了一个三元合金晶界偏析与沿晶断裂模型，并将该模型与准化学理论相结合，研究了高强铝合金Mg、H晶界偏析对沿晶断裂功的影响。结果表明，Mg、H偏析均使沿晶断裂功下降，且H比Mg脆化晶界严重。这与7075铝合金的应力腐蚀实验结果相一致。     

Si对In718合金凝固过程及元素偏析的影响

本文研究了Ｓｉ对Ｉｎ７１８合金凝固过程及元素偏析的影响。结果表明，当Ｓｉ含量升高后，不仅在枝晶或Ｌａｖｅｓ相中偏析程度加剧，而且在枝晶内的浓度也逐渐升高而达到显著水平。Ｓｉ降低Ｎｂ在Ｌａｖｅｓ相中的溶解度，因而促进Ｌａｖｅｓ相的析出，提高Ｌａｖｅｓ相吸收剩余液体的能力，缩小偏析区的面积。分析认为，过分降低Ｓｉ含量对改善合金凝固组织及提高终凝温度的作用不大。     

枝晶结构及溶质引起的流体流动对反偏析的影响

本文选择了水平方向、由下向上及由上向下三种定向凝固工艺,对Al-4.5%Cu及Al-4.5%Cu-0.5%Mn合金的反偏析规律进行了研究。结果表明,枝晶组织对反偏析有极大影响,对于细小的等轴晶组织几乎不存在反偏析。Kirkaldy和Youdelis的反偏析理论只适用于柱状晶组织,对于等轴晶及等轴晶-柱状晶混合组织,作者对此理论进行了修正。溶质引起的流动对反偏析也有着重要影响,这种影响可归结为对一次晶固相浓度及固—液共存区的液相浓度的改变。     

铪含量对定向凝固高温合金DZ22偏析行为和力学性能的影响

本文研究了铪含量对定向凝固高温合金DZ22的元素偏析行为和相组织以及中温持久性能的影响。试验结果表明,铪是一个强烈的偏析元素。在DZ22合金中加入铪,使元素的偏析减少,而且改变了Ti,W,Nb,Cr在各相中的相对含量。铪的加入,增加了共晶γ/γ′的体积分数,扩大了凝固范围,改善了合金凝固后期的毛细补缩通道的联系,从而减轻了热裂倾向性。随着铪含量的提高,合金的中温持久性能,特别是中温横向持久性能有所提高。     

DD5镍基单晶高温合金凝固过程元素偏析的相场模拟

作为航空发动机涡轮工作叶片的主要材料,镍基单晶高温合金凝固过程中的元素偏析易造成组织的不均匀性,进而影响其高温力学性能。选取国产二代单晶高温合金DD5作为研究对象,以3mm/min的抽拉速率制备单晶试棒,通过组织观察与热力学计算确定其铸态组织的相组成,包括γ相,γ’相与碳化物。采用电子探针显微分析对合金元素在枝晶干与枝晶间的偏析行为进行了线扫描,确定Re、W的正偏析及Al、Ta负偏析特性,且枝晶间的碳化物中Ta含量较高,推测其为MC型碳化物。在此基础上借助Micress相场软件,对凝固过程的组织形貌演化与元素偏析行为进行了模拟,其形貌特征与光镜组织观察结果相一致,元素分布与EPMA结果相符。     

热处理对大尺寸铸态高Nb-TiAl合金组织中S-偏析的影响

研究了热处理对铸态高Nb-TiAl合金组织中S-偏析的影响.试验结果表明,对合金试样在Tα温度以上(1350～1400℃)进行热处理可以消除S-偏析,短时间内保温组织中会再次出现大量的β相,长时间保温后β相完全溶解并转变为α相,其冷却到室温变为片层组织;在Tα温度以下α γ两相区(1250～1330℃)由于γ相的存在不能消除S-偏析.合金试样经过1350℃/24h 900℃/30min/AC和1400℃/12h 900℃/30min/AC处理后,S-偏析都得到了有效的消除,并分别获得平均晶粒尺寸为210μm和 120μm的片层组织.     

低膨胀高温合金GH907和GH909的铸态组织及其均匀化处理

本文研究了低膨胀高温合金GH907、GH909铸态组织中偏析的性质,偏析对合金组织的影响,以及消除偏析的方法。     

IN783合金均匀化处理工艺研究

研究IN783合金显微组织及析出相,测定偏析相的初熔点温度.通过对不同温度、时间均匀化处理后合金试样中Nb元素的偏析程度以及β相的细化情况分析,确定IN783合金均匀化处理工艺.     

宽变冷速对定向凝固合金枝晶偏析的影响

利用多种定向凝固技术,研究了冷却速率在10~(-2)～10~2K/s范围内变化时对定向凝固钻基高温合金枝晶偏析的影响。结果表明:增大冷却速率可有效抑制枝晶偏析,对易偏析元素其效果更明显;冷却速率的增大细化了凝固组织的一次间距、加剧了溶质的非平衡分凝是抑制偏析的主要原因。     

7175铝合金晶界偏析与阴极渗氢过程中的Mg—H相互作用

采用能谱，离子探针分析及阴极渗氢的方法，研究了不同时效状态下７１７５铝合金晶界固溶Ｍｇ偏析浓度与渗氢量的关系。发现渗氢量随Ｍｇ偏析浓度的增加而增加，表明在阴极渗氢过程中存在着Ｍｇ－Ｈ相互作用。     

凝固速度对单晶高温合金凝固组织与溶质再分配的影响

本文系统地研究了凝固速度对一种新研制的抗热腐蚀镍基单晶高温合金凝固组织与溶质再分配的影响。结果表明,随着凝固速度的增加,枝晶间距显著降低,显微疏松大大减少,溶质元素偏析程度明显减轻,γ/γ′共晶尺寸减小,共晶形态从几乎全由粗大初生γ′团块组成的大板团或长条板状逐渐向内部组织极其精细均匀的层片状或筛网状转化。最后指出,要获得枝晶细小、组织致密、元素偏析小且易于均匀化的单晶高温合金凝固组织,应尽可能加快凝固速度。     

K4169合金整体导向环精铸技术及热处理工艺研究

介绍了K4169合金整体导向环铸件的研制过程与方法。研究获得了整体导向环铸件陶瓷型芯、蜡模和型壳制备、真空熔炼浇注工艺。针对K4169铸造高温合金偏析严重的特点，研究出了一种新的低成本的热处理制度：1150℃／4h，AC＋1095℃／2h，AC＋955℃／1h，AC＋720℃／8h，以56℃／h冷却到620℃／8h，AC。采用该热处理制度处理的K4169合金，力学性能优于采用航标规定的热处理制度处理的。重点分析了K4169合金铸件组织偏析产生的原因，并提出了解决措施。所研制的整体导向环铸件，其冶金质量、化学成分和力学性能满足铸件技术条件的规定。     

高强铝合金晶界偏板与氢致断裂机理的研究

提出了一个三元合金晶界偏板与沿晶断裂模型，并将该模型与准化学理论相结合研究了高强铝合金Ｍｇ，Ｈ昌界偏析对沿晶断裂功的影响，结果表明，Ｍｇ，Ｈ偏析均使沿晶断裂功下降，且Ｈ比Ｍｇ脆化晶界严惩。     

镁合金铸件的反偏析

在镁合金铸件的表面上,经常出现一些奇怪的现象,如“灰斑”、“汗珠”、“白纹”等,这就是镁合金铸件的反偏析。它们是如何产生的?对铸件质量有何影响?这是值得我们探讨的。一、反偏析的主要形式及其特征 1.“灰斑”。在氧化后的铸件表面上,呈一块块灰白色或黑色的斑块(即氧化不上)。它主要出现在铸件放冷铁的部位、厚大部位及大     

凝固条件对钢锭中沟槽偏析影响的研究

 钢锭中形成沟槽偏析的传热条件不仅与凝固冷却速度有关,而且取决于轴向温度梯度G_A与径向温度梯度G_R之比。等比值G_A/G_R增大,形成较好的轴向顺序凝固,则有利于偏析的减轻,可通过不同条件下凝固区域高度H的变化来分析。在液固两相区,表示自然对流特性的每数采用经达西公式修正的G~D_r准则。高度H愈小,G_r~D也愈小,因而形成沟槽偏析的枝晶间液相对流也愈小,对流的减小有利于沟槽偏析的减轻。     

凝固参数对定向镍基铸造高温合金中MC碳化物生长特性的影响

本文研究了定向凝固条件下凝固参数对一种镍基铸造高温合金中MC碳化物的形态、数量和分布的影响。在冷却速率很小的平面界面下,少量MC呈块状八面体;当界面转化为胞状时,MC在胞晶间呈长条状或鱼骨状;对于冷却速率较大的树枝状组织,MC则呈粗大的汉字体或较完整的花瓣状。在合金凝固形态由平面状向树枝状的转化过程中,合金中MC碳化物的数量急剧增多。     

二次硬化16Co14Ni10Cr2Mo钢低倍“亮点”的研究

用光学金相、显微硬度、扫描电镜、电子探针对二次硬化１６Ｃｏ１４Ｎｉ１０Ｃｒ２Ｍｏ钢低倍“亮点”进行了深入研究。结果表明：低倍“亮点”是一种偏析性质的点缺陷，亮点区主要是由于Ｎｉ的正偏析造成的。讨论了点状偏析对合金工艺性能和力学性能的影响。     

基于热力学计算对GH4169合金的成分设计

利用Thermo-calc热力学计算软件和相应的镍基高温合金数据库,预测了GH4169合金在凝固过程中合金元素在液相中再分配的规律,结果表明,Nb元素在凝固过程中偏析最为严重,Mo,Cr等元素也存在一定程度的偏析。综合分析了主要合金元素对GH4169合金的两相区温度差以及平衡析出相的析出规律,尤其是对强化相γ'以及"黑斑"中的主要组成相δ相析出规律的影响。结果表明,合理调整GH4169合金中的主要合金元素的含量后,可以缩短合金两相区温度差,促进强化相γ'相的析出,同时抑制δ相的析出,从而得到偏析少、性能稳定的GH4169合金。