镍基单晶高温合金DD6的表面再结晶(英文)

对单晶高温合金DD6进行吹砂处理,然后在真空条件下对单晶合金吹砂试样进行标准热处理以及在1000-1250℃温度范围内加热4h-16h,采用SEM、HRSEM以及TEM研究了DD6合金的表面再结晶行为。结果表明,等轴状再结晶在γ′相完全溶解的γ相中形成,而胞状再结晶在γ′相部分溶解的区域形成。胞状再结晶由胞状粒子组成,而胞状粒子由立方化的γ′相,长条状的γ′相以及γ+γ′组成。等轴状再结晶与胞状再结晶共存是冷变形单晶合金在低于固溶温度条件下加热时的再结晶特征。加热温度高于1150℃,随着加热温度的升高,等轴状再结晶区域逐渐增大,而胞状再结晶区域逐渐减小。在固溶温度条件下,整个变形区域都形成了等轴状再结晶     

单晶镍基合金拉伸蠕变期间γ‘相定向粗化的特征及影响因素

对[001]取向单晶镍基合金恒载拉伸蠕变的组织形貌进行SEM观察和EDAX成分分析,研究了γ′相定向粗化特征及影响因素.结果表明,由于应力场和温度场的差别,蠕变样品不同位置处筏状γ′相粗化尺寸及特征不同,近断口处筏状γ′相扭曲且粗化加剧,随离断口距离增加,γ′相粗化程度减弱;在γ′相定向粗化的扩散场中,分配比值较小且相对稳定的元素W可成为其他元素的扩散障碍,使合金2中γ′相的形筏时间明显延长.     

单晶镍基合金拉伸蠕变期间γ′相定向粗化的特征及影响因素

对[001]取向单晶镍基合金恒载拉伸蠕变的组织形貌进行SEM观察和EDAX成分分析,研究了γ′相定向粗化特征及影响因素.结果表明,由于应力场和温度场的差别,蠕变样品不同位置处筏状γ′相粗化尺寸及特征不同,近断口处筏状γ′相扭曲且粗化加剧,随离断口距离增加,γ′相粗化程度减弱;在γ′相定向粗化的扩散场中,分配比值较小且相对稳定的元素W可成为其他元素的扩散障碍,使合金2中γ′相的形筏时间明显延长.     

IC10高温合金的微观组织

研究了IC10高温合金的微观组织。研究表明:铸态组织包括γ′和γ,′以及γ γ′共晶相和MC碳化物,其中γ′体积百分数为64%,碳化物相主要是TaC和H fC,碳化物呈骨架状和点状、块状分布,共晶相多为葵花状。热处理后有残留的γ γ′共晶相,碳化物分解并有γ′包覆,γ′相发生球化,晶界上MC分解,并有H fC析出。IC10合金经950℃,3000h长期时效后组织保持稳定,未析出有害的TCP相;长期时效的组织变化表现为γ′的长大和条状化;枝晶间二次析出细小的富H f的MC相;晶界上析出少量的M6C和M23C6。     

蠕变损伤DZ411合金恢复热处理组织演化

采用固溶+二级时效工艺对蠕变损伤DZ411合金进行常规恢复热处理,研究蠕变损伤合金组织恢复演化过程,并评价其力学性能。结果表明:蠕变损伤的DZ411合金中的一次γ′相发生明显球化和筏化,二次γ′相消失,未发现晶界蠕变孔洞;固溶处理对于回溶粗大形变γ′相,并重新析出细小均匀分布的γ′相至关重要,同时选择合适的固溶温度可避免初熔和再结晶;两级时效处理是优化γ′相尺寸、形态和配比的关键步骤;恢复后可获得大体积分数、双尺寸形态γ′相组织,二次和三次γ′相平均有效直径分别约为0.38μm和0.07μm,其体积分数分别约为47.5%和6.5%;恢复态合金室温强度与原始态合金相近,但在980℃/220 MPa下的持久寿命和伸长率分别达到121 h和13%,略低于原始态合金性能水平。     

W含量及组织状态对镍基高温合金晶格常数及错配度的影响

通过对镍基合金的组织形貌观察和X射线衍射分析,研究元素W及组织状态对镍基合金晶格常数及错配度的影响。结果表明,7.5%W镍基合金经完全热处理后,立方γ′相以共格方式嵌镶并均匀分布在γ基体相中。随元素W含量增加,合金中γ′和γ两相的合成衍射峰值略有左移,使γ′和γ两相的晶格常数增加,其中γ′相晶格常数增加幅度较大的原因是元素W较大比例地分布在γ′相中,并由此使合金中两相的晶格错配度由负值转变为正值。经完全热处理后,合金中γ和γ′两相有较小的晶格错配度,在高温拉伸蠕变期间外加应力的作用下,γ基体相的晶格常数值增加幅度较大,致使合金中γ′和γ两相晶格错配度的绝对值增加。     

FGH95合金连续冷却条件下γ′相析出过程的研究

研究了FGH95粉末高温合金的平衡γ′相含量与温度的关系,得到了连续冷却条件下合金的γ′相平均粒径与冷速的关系,并分析了γ′相的析出规律.研究指出,在连续冷却条件下,γ′相的析出并非由扩散长大过程所控制,而很可能是由析出形核过程控制的.同时,FGH95合金淬火时,仅在1000℃以上需要保持较高的冷速,低于此温度,γ′相几乎不再粗化,并根据这一原则为FGH95合金涡轮盘的热处理过程选取了合适的淬火介质.     

EBPVD制备镍基高温合金中γ′相的粗化

采用电子束物理气相沉积技术制备一种新型镍基高温合金薄板.并通过显微硬度计和透射电镜研究该合金在不同时效温度下室温显微硬度的变化以及γ′相粗化行为和形貌演化.结果表明,随着时效温度升高,γ′相的形貌按"台阶机制"由最初的近似球形颗粒逐渐粗化成规则排列的立方体形貌,符合体扩散控制的"Ostwald"熟化规律,粗化激活能为266.18kJ·mol-1.同时由于合金中γ′相的粗化,室温显微硬度不断降低,合金被软化.     

涡轮叶片蠕变损伤行为及固溶处理对叶片材料性能的影响

涡轮叶片是航空发动机及地面燃气轮机的重要热端部件,研究其损伤行为对涡轮叶片的制造及修复工作均有重要的意义。本文研究了长时与短时服役涡轮叶片的蠕变损伤行为,发现二者在蠕变空洞的形成机理上大致相同,而γ′相与碳化物的退化反应则有所差异,长时服役涡轮叶片的γ′相形貌更加粗大且不规则。对于碳化物,长时服役叶片的碳化物发生了由一次MC型向二次M23C6型的分解,而短时服役叶片的碳化物发生了由MC(1)型向MC(2)型的转化。此外,针对两种不同的叶片材料(K002和GTD-111高温合金),研究了不同的固溶处理制度对γ′相溶解行为的影响,发现提高固溶温度和增加固溶保温时间可以促进两种材料γ′相的溶解行为;而随着固溶时间的增加,两种材料的溶解激活能均逐渐增大,K002合金在不同固溶保温时间中的溶解激活能均大于GTD-111合金。     

热等静压温度对FGH96粉末高温合金显微组织的影响

热等静压工艺在飞机发动机粉末盘的研制中是一个关键热工艺,对粉末高温合金盘形件的组织、性能起重要作用.选择4种热等静压温度,对不同热等静压工艺后的组织进行研究.实验结果表明,提高热等静压温度可以促进消除残余枝晶,促进基体再结晶及再结晶晶粒长大,促进一次γ′相溶解和二次γ′相形核和长大.     

Re对γ′相粗化行为的影响

研究了三种不同Re含量 (wt % )的新型单晶高温合金 (DD6 0Re合金 ,DD6 1Re合金 ,DD6 2Re合金 )在 110 0℃下的γ′粗化动力学。结果表明 ,Re可以有效地阻碍γ′相的粗化 ,提高γ′相的粗化激活能 ,从而可以Re改善单晶高温合金的高温力学性能     

Re对定向凝固Ni基高温合金组织及性能的影响

采用真空感应熔炼和定向凝固重熔技术制备了不同Re含量的Ni基高温合金试样,分析了合金微观组织,测试了热处理后其室温拉伸和高温持久性能。结果表明:Re主要分布于γ基体中,在γ′强化相中分布很少。随着Re含量的增加,γ+γ′共晶体积分数略有增多,枝晶杆γ′细化明显。热处理后γ′立方化程度增加,共晶相含量明显减少。Re的加入显著提高了合金的室温拉伸屈服强度和高温持久寿命,但室温和高温塑性有所降低。Re主要通过固溶在γ基体中来阻碍γ′粗化,增大错配度,从而提高合金综合性能。     

镍基单晶合金CMSX-2持久拉伸断裂时相密度及γ′相含量分布测算

测算了CMSX-2合金持久拉伸断裂时枝晶典型区域的两相密度及γ′相含量.结果表明,枝晶区域两相密度按枝晶干-枝晶臂-枝晶间的顺序依次递减,γ′相含量依次递增;随持久试验温度的升高(伴外应力下降),枝晶区域中γ和γ′相密度连续下降;与中温-高应力持久试验相比,高温-低应力持久试验所得γ′相含量分布的梯度较大.γ′相总量在枝晶区域的分配量表明,枝晶干中γ′相实际含量最低者的持久寿命最短,反之持久寿命最长.     

Ni含量对钴基高温合金组织与性能的影响

采用非自耗真空熔炼炉制备钴基高温合金铸锭,利用扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射分析仪(XRD)研究Ni含量(0%,5%,10%,20%(原子分数))对钴基高温合金组织和晶格错配度的影响。通过对不同Ni含量的合金进行高温压缩实验,研究Ni含量对钴基高温合金性能的影响。结果表明:随着Ni含量的增加,γ′相的平均尺寸增加;当Ni含量从0%增加到15%时,合金中强化相的体积分数逐渐增加,当Ni含量增加到20%时,合金中强化相的体积分数稍有减少;Ni含量从0%增加到10%时,γ/γ′两相的晶格错配度降低,Ni含量从10%增加到15%时,γ/γ′两相的晶格错配度略有增加,当Ni含量增加到20%时,γ/γ′两相的晶格错配度又开始降低;Ni含量为5%的合金屈服强度最高。     

Hf和Re含量对Co-Ti-V高温合金γ/γ′两相晶格错配度的影响

通过对不同含量Hf和Re的Co-Ti-V高温合金进行组织形貌观察和X射线衍射分析,研究不同含量Hf和Re合金中γ′相形貌与γ/γ′两相晶格错配度的关系。采用EDS分析合金中各元素的分配行为与γ/γ′两相晶格错配度的关系。通过对不同成分的合金进行1000℃高温压缩实验,研究Hf和Re含量对合金高温压缩性能的影响。结果表明:随着Hf含量的增加,γ′相的形貌由立方形转变为球形,γ/γ′两相的晶格错配度减小;随着Re含量的增加,γ′相的形貌由立方形变为长条状,且γ′相变得粗大,γ/γ′两相的晶格错配度减小;通过EDS分析,Co、Hf和Re元素在γ相中富集,而Ti和V元素在γ′相中富集;随着Re含量增加,合金的屈服强度和抗拉强度均增加;随着Hf含量的增加,合金的屈服强度和抗拉强度先减小后增大。     

不同热处理温度对吹砂后DD3合金持久性能的影响

对标准热处理后的第一代单晶高温合金DD3吹砂,然后采用不同温度进行热处理,研究了吹砂后热处理温度对合金1000℃/195 MPa持久性能的影响.结果表明,1050℃时,合金未发生再结晶,但析出粗大γ′相,持久性能有所降低;1150℃时,合金发生再结晶,再结晶使合金的持久性能明显降低;1250℃时,合金也发生再结晶,但由于合金母体组织均匀,γ′相细化且立方化较好,致使该条件下合金持久性能仍然保持在较高水平.     

单晶高温合金DD3的相特征

利用物理化学相分析方法研究第一代单晶高温合金DD3的相特征。通过相萃取分析热处理前后γ′相和碳化物相的组成、含量及其结构式,并对比分析不同状态下DD3合金的强化相粒度、基体相成分及元素分配行为的变化。热处理前后的相特征分析表明,热处理不仅提高DD3合金γ′相含量、减小γ′相粒度,还改变合金元素的分配行为,提高γ′相的强度和稳定性。热处理的过程是γ′相得到强化的过程。     

扩散处理对K403铸造高温合金大间隙钎焊接头组织和力学性能的影响

研究采用自制钎料加入FGH95高温合金粉末的K403铸造高温合金大间隙钎焊后扩散处理参数对接头组织和持久性能的影响.结果表明,钎焊后进行温度1180℃,32h的扩散处理,钎缝化学成分及组织均匀,钎缝基体组织为γ固溶体,占体积50%～53%的γ′相均匀分布.骨架状硼化物化合物消除,少量小块和粒状碳化物和硼化物分布在晶界上.钎焊接头975℃的持久强度较高.     

镍基单晶合金高温蠕变筏化模型研究

基于细观两相胞元结构的滑移本构模型, 引入高温蠕变筏化机制, 并与三维胞元应力应变解析模型结合, 模拟了DD3在1 223 K和SRR99在1 123 K及1 253 K下的蠕变筏化.在胞元应力模型中引入细观尺寸变化, 提出了判断γ′筏化类型和方向的准则, 定量模拟了γ′的高温筏化过程.结果表明:本模型对筏化方向的判断和筏化过程的模拟与试验相吻合, 筏化模型的引入使基于细观胞元结构的滑移本构模型可以较准确地模拟单晶材料的高温蠕变行为.      

镍基单晶合金初始细观结构及变形影响因素研究

通过对国内外大量镍基单晶合金的细观试验现象及结论进行分析,给出了单晶合金细观2相结构的主要变形特征,并研究得到影响单晶合金初始细观结构及其变形的3个因素分别为γ′初始尺寸、形状及γ/γ′初始错配度。结果表明：在高温、较高应力的条件下,γ′的初始尺寸为0.45 μｍ（γ′体积分数约为70％）,初始形状为立方块且不发生任何预筏化,初始错配度为负且绝对值较大时,合金的综合力学性能最佳