成分调整对DZ125合金凝固行为的影响

研究了标准成分的DZ125合金与以此为基础提高W、Al，降低Mo、Ti合金中的初生相的凝固顺序，确定了这两种合金在固-液范围内不同温度下的固-液相比例。结果表明，高W、Al低Mo、Ti合金显著缩小了合金凝固范围（Δ），使液相线温度提高了20℃，固相温度提高了70℃，并缩小失去技晶间毛细补缩能力时的温度与固相线之间的温度范围（ΔT2），从而减少了合金热裂倾向，提高了可铸性。Ti含量影响（γ＋γ'）共晶相尺寸、数量及形态，W、Wo对（γ＋γ'）共晶的数量、尺寸及形态均无影响。     

K002和K19H合金组织稳定性的研究

本文对比地研究了两种低铬-高钨系列的铸造镍基高温合金的铸态显微组织,在850～1100℃范围内热暴露1000～3000小时后的相析出规律,显微组织和微量相的变化及铝化物涂层的蜕化。 试验结果表明这些合金具有高的组织稳定性,标准成份的合金在所有热暴露条件下不析出TCP相,经1050℃/1000小时后K002和K19H合金中微量相总量只分别增加了89％和18％。 提出了下列反应:由于上述反应夺取γ中残余的碳,抑制了M_6C和M_(23)C_6的形成。 此外,在K19H的MC碳化物中含有大量Nb使MC稳定,因此减缓了下列反应;     

Hf和Zr在高温材料中作用机理研究

在高温合金中,元素Hf和Zr可以促进γ γ′共晶、MC(2)碳化物、M2SC碳硫化物和Ni5M相的形成,改变草书状MC和M3B2成为块状并且通过净化晶界或枝晶间自由态的S来提高这些薄弱部位的结合强度,从而延迟裂纹的形成和扩展.Hf和Zr可提高铸造高温合金室温拉伸和中温持久的强度和塑性.Hf,Zr抑制次生碳化物M23C6和M6C的生成,从而提高了合金在高温长时热暴露时的显微组织稳定性.Hf,Zr降低合金的初熔温度,Ni5Hf和Ni5Zr相的初熔被认为是Hf,Zr影响初熔的主要原因.通过1150℃/8h的预处理,Ni5Hf以Ni5Hf γ(C)→MC(2) γ反应或者固溶两种方式被消除.元素Hf可以缩小枝晶间失去毛细管补缩能力和固相线之间的温度范围,还能降低枝晶间液池沟通所需的液体量.在凝固后期枝晶间的富Hf熔体具有很好的流动性、浸润性和趋肤效应,这些都是降低合金热裂倾向、提高合金可铸性和焊接性能的有利因素.具有高的化学活性的富Hf液膜容易在铸件表面形成Hf2O薄层.Hf和Zr是钎焊用中间层合金的降熔点元素.根据凝固过程中富Hf,Zr熔体的成分最终发展出Ni-18.6Co-4.5Cr-4.7W-25.6Hf和Ni-10Co-8Cr-4W-13Zr两种中间层合金,使单晶高温合金的无Si、B连接成为现实.还发展出了定向凝固片状Ni3Al/Ni7Hf2共晶合金,成分为Ni-5.8Al-32Hf和Ni-4Al-26Hf-8Cr-4W.Ni-5.8Al-32Hf合金的最佳凝固条件为温度梯度G=250℃·cm-1和凝固生长速率R=5μm·s-1;Ni-4Al-26Hf-8Cr-4W,凝固条件为G=350℃·cm-1和R=1μm·s-1.     

铸造镍基高温合金枝晶间强化机理的研究

 本文从中温断裂特征出发,论述了锆、铪、硼对铸造镍基高温合金中温性能的作用及枝晶间强化机理。认为在铸造镍基高温合金中,枝晶间是薄弱环节。提出了枝晶间强化与锆、鈶、硼之间的有机联系和共同特点:使共晶γ′增加,强化枝晶间;形成金属间化合物Ni_5Zr、Ni_5Hf和硼化物M_3B_2;加宽液相线-固相线距离。锆和鈶都改变MC碳化物的形态和成分,并攫取合金中的硫,形成稳定的高熔点的碳硫化物,争化枝晶间,提高枝晶间结合力。在研究合金化强化枝晶间薄弱环节的同时,还探讨了工艺参数的影响。认为工艺参数的变化,改变了合金的枝晶间状态。较快的凝固速度,细化枝晶,使共晶γ′量增加,减小共晶γ′和MC碳化物的尺寸,从而使合金得到强化。试验得出不同工艺的K5合金在760℃,66 kg/mm~2持久寿命与平均枝晶间距的关系。     

含Cr铸造Ti3Al＋TiAl合金的室温拉伸断裂行为

研究了Ｔｉ－４４．９Ａｌ（ａｔ－％）合金和Ｔｉ－４４．３Ａｌ－３Ｃｒ（ａｔ－％）合金的室温拉伸断裂过程。结果表明，Ｃｒ提高了合金的塑性。塑性的提高与含Ｃｒ合金含有更多的γ－ＴｉＡｌ相和形成由细晶γ和α＿２＋γ细晶组成的双重组织有关。Ｃｒ促使块状α＿２和β２相的形成，对阻碍γ相上的长程滑移有明显的作用。进一步细化铸态晶粒或制备具有片状α＿２＋γ组织的单晶合金是发展铸造α＿２＋γ合金的目标。     

Hf和凝固冷速对定向凝固高温合金低周疲劳性能的影响

对DZ22及其不含Hf的改型合金用快冷和缓冷两种凝固工艺制备出定向凝固试样,在760℃和1．0～1．4％总应变条件下测定其低周疲劳（LCF）性能,用光学金相、定量金相及扫描电镜观测了试样原始组织、疲劳过程组织的变化以及断口特征。结果表明：加Hf显著提高了合金的LCF寿命,缓冷凝固则严重损害合金的LCF性能;LCF裂纹大多产生于疲劳寿命的后半期,主要出现在柱晶界、枝晶间、滑移带界面以及MC碳化物处;滑移带的出现是LCF损伤的先兆,在滑移作用下MC碳化物群体开裂并向周围扩展留下疲劳条痕,是这类合金中温LCF断裂的重要特征。本研究还讨论了减少或细化碳化物对延长LCF寿命的实用意义。     

化学成份调整和热处理对DS Mar—M200高温合金力学性能的影响

Hf和Zr促进了γ+γ′共晶、MC_((2))和Ni5M相的生成。在含等原子百分数Zr和Hf的合金中,Zr在共晶γ′内的溶解度比Hf低,Ni_5M相中Zr含量比Hf高。Zr的这种分布有利于形成Ni_5M相,降低了Zr的强化效果。1130℃/3小时处理有效地消除了Ni_5M相,因此使合金的初熔温度升高。1100℃/4小时沉淀处理形成尺寸为0.5μm的立方状γ′沉淀,在760～1050℃整个温度范围使含Hf合金的蠕变强度远高于不含Hf的合金。与无Hf合金相比,含Hf合金的低周疲劳(LCF)寿命更长。当以Zr部分或全部代替Hf时也有类似的倾向。更高的凝固速度由于组织更细和取向更优而延长了LCF寿命。表面滑移分析表明,含Hf和不含Hf合金中相邻晶粒都出现两组滑移交割,但无Hf合金的柱晶界易出现开裂。Mar-M200合金LCF试样表面裂纹数目和单位面积上裂纹长度很高。MC开裂主要发生在垂直应力轴方向的长条形碳化物上,然后向枝晶间区扩展。含Hf合金则由于滑移带的分离而沿结晶学平面开裂。     

Ru对铸造Ti-47Al合金高温氧化行为影响的研究

研究了Ru元素的添加对铸造Ti-47Al合金高温(800℃,900℃)氧化行为的影响.研究结果表明,Ti-47Al,Ti-47Al-1Ru合金800℃氧化时近似呈抛物线型增重,900℃氧化时呈线性增重.合金800℃的氧化皮主要分为两层:Al2O3+TiO2/Al2O3+TiO2+TiN (由外至内),而合金900℃的氧化皮主要分为三层:TiO2/Al2O3/Al2O3+TiO2 (由外至内),其中含Ru合金无次外层Al2O3层.1at%Ru的加入对合金900℃氧化性能有明显不利的影响.     

我国低Cr高W系列铸造镍基高温合金的发展与应用

介绍了20世纪60年代以来我国五家研究机构共同研制低Cr高W铸造镍基高温合金的研究背景和发展历程.通过对300余炉合金成分和铸造工艺的调整,深化了对C,B,Zr,Co和Nb等元素在合金中作用的认识,对合金中α-W、初生M6C、初生μ相和Ni5Zr等反常相的形成条件、有害作用以及避免措施作了深入研究,最终开发出了K19,K19H,K20,K21和601低Cr高W系列合金,在1000～1100℃温度范围内合金的高温承温能力比同年代合金高10～30℃.但是该系列合金最终没有在航空发动机上得到应用,由此引发的思考也在文中加以论述.     

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1100℃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.