一种新型Al—Zn—Mg-Cu系铝合金的均匀化工艺研究

采用拉伸性能测试、硬度测试、DSC分析、光学显微镜观察、扫描电镜观察(SEM)和透射电镜观察(TEM)等分析方法,研究了单、双级均匀化工艺对一种新型Al-Zn-Mg-Cu合金组织性能的影响及合金的过烧温度.结果表明,采用常规半连续铸造方法生产的该合金铸坯的过烧温度在480℃左右.随均匀化温度的升高,铸造组织中的非平衡共晶相逐渐溶入基体,均匀化温度达到450℃以上时,枝晶组织基本消失,基体固溶度随均匀化温度的升高而增大.在400℃左右对铸锭进行预处理,可促进第二相Al3Zr均匀弥散析出,抑制随后热加工过程中的再结晶,从而细化晶粒,并改善合金工艺塑性.确定该新型Al-Zn-Mg-Cu合金的均匀化工艺为400～420℃/12h+470℃/36h.     

均匀化退火对铸造高铝青铜的影响

利用扫描电镜、X射线衍射仪、能谱仪等分析设备对一种新型高强度、高耐磨铸造高铝青铜在不同温度与时间均匀化处理后的显微组织和力学性能进行了研究分析.研究结果表明,铸造高铝青铜经均匀化退火可消除铸造偏析,提高机械性能.在均匀化退火过程中,偏析原子通过固溶和形成强化相来改善铸造合金的显微组织,当组织为在β相上弥散分布着均匀、细小、圆整的κ相时,合金具有较好的力学性能;试验铸造高铝青铜的显微组织和力学性能随均匀化退火温度和时间发生变化,通过对比试验,确定出最佳的均匀化退火工艺为950℃/9h.     

均匀化处理对TiAl 合金铸造组织的影响

研究了均匀化处理对两种含B的铸造TiAl合金铸造组织的影响。研究发现1 370℃/5 min/OQ+1150℃/6 h/AC均匀化热处理能有效消除B2相,将b稳定化元素固溶到基体中,实现成分均匀化;1 370℃/5 min/OQ+1 150℃/24 h/AC均匀化热处理后可使粗大的铸造片层组织分解转变为细晶近g组织,平均晶粒直径50mm。     

高温合金大型薄壁精密铸件热控凝固过程热分析研究

航空发动机中的高温合金大型薄壁精密铸件在普通铸造时容易产生严重的疏松缺陷和晶粒尺寸不均匀的问题.本文采用热控凝固工艺(TCS)在K4169合金试板上对影响晶粒尺寸的因素进行了试验,并编制程序对采集到的温度数据进行热分析研究,得到了在试验用设备上实现均匀晶粒尺寸试板所对应的热参数G/R曲线及范围.     

均匀化处理对激光选区熔化GH3536和GH4169合金组织和显微硬度的影响

GH3536和GH4169镍基高温合金常用来制造航空发动机等热端部件。采用激光选区熔化（selective laser melting,SLM）最优工艺参数制备GH3536和GH4169合金试样,研究不同均匀化温度和保温时间对两种合金组织演变、平均晶粒尺寸和性能的影响,利用OM、SEM、EDS等方法表征其缺陷特征和微观组织,利用维氏硬度仪测试合金的显微硬度。结果表明：成形态GH3536合金中存在更多缺陷,包括气孔、裂纹和未熔合;成形态GH4169合金中只存在气孔。均匀化处理使合金熔池消失,使晶粒长大成为等轴晶。GH3536合金晶界和晶内有M23C6析出,GH4169合金晶界和晶内有NbC析出,随着均匀化温度升高,析出物明显减少。GH3536合金的平均晶粒尺寸从1130℃,1 h的48.5μm增大到1250℃,4 h的100.9μm,增大了106.8%;GH4169的平均晶粒尺寸从1080℃,1 h时的57μm增大到1200℃,4 h时的87.4μm,增加了53.3%。GH3536合金经过均匀化处理后显微硬度下降明显,由原来262HV下降到180～190HV;与之相反,GH4169合金经...     

铝锌镁钪合金铸锭均匀化和基于BP神经网络的铸锭均匀化性能预测

采用硬度、电导率测量和X射线物相分析技术研究了铝锌镁钪合金铸锭均匀化处理过程中组织和性能的变化规律,结果表明,铸态合金过饱和程度高,合金电导率较低而硬度较高;铸锭均匀化处理过程中,随均匀化温度升高,T相先大量析出后逐渐回溶入固溶体基体,基体固溶度先降后升,合金电导率先升后降,合金硬度则先降后升,更高温度均匀化,晶粒粗化,硬度又下降。在此基础上,运用Matlab神经网络工具箱进行BP神经网络设计,采用改进的BP网络Levenberg-Marquardt算法对权值和阈值进行训练,建立了铝锌镁钪合金均匀化工艺参数到性能预测的BP神经网络模型。实验验证结果表明,该模型计算值与实验值吻合精度高,泛化检测点电导率相对误差≤±0.23%,硬度相对误差≤±1.90%,可有效预测和分析均匀化工艺对铝锌镁钪合金性能的影响,为优化均匀化工艺、降低试验成本提供一种新方法。     

定向层片组织铸造 TiAl 合金的热等静压温度选择

研究热等静压温度对定向层片组织常规铸造 TiAl 合金层片分解程度和室温拉伸性能的影响,以期优选出适于定向层片组织的热等静压温度。结果表明：在1250℃热等静压处理,析出过多的等轴γ晶粒,降低了该合金的室温拉伸强度;在1290℃热等静压处理,发生层片粗化和生成随机取向二次层片,破坏了取向一致性,降低了室温拉伸性能的稳定性。在1270℃等静压处理,等轴γ晶粒析出量较少,且未见明显的层片粗化和二次层片,所得组织保持较好的层片组织完整性和取向一致性,并表现出最佳的室温强度、塑性和性能稳定性。确定适于定向层片组织铸造 TiAl 合金的热等静压温度是1270℃。     

浇注温度对K4169高温合金晶粒组织影响的计算机模拟

利用Fortran语言编程,采用有限差分法分别解用热焓法处理结晶潜热的圆柱坐标系一维不稳定热传导方程,模拟了K4169高温合金圆柱锭某一横截面凝固过程中温度的变化,它正确地反映了在不同铸造工艺条件下合金铸件横截面上温度的变化规律。通过固相分数,将合金铸件凝固温度场模拟及其连续形核模型、枝晶尖端生长的动力学模型相耦合,计算了不同浇注温度下K4169高温合金圆柱锭凝固过程中晶粒组织的特征值,包括晶粒密度和平均晶粒尺寸,并参考二维CellularAutomaton方法,实现了在计算机屏幕上晶粒形成的动态显示,模拟结果和实验结果吻合较好。     

Ru对铸造Ti—47Al合金显微组织的影响

研究了铸造Ｔｉ－４７Ａｌ－ＸＲｕ（ａｔ％）（Ｘ＝０．５,１,３）合金的显微组织。结果表明,Ｒｕ与Ｃｒ相似,是很强的β稳定元素,促进β２相形成。β２相是含Ｒｕ量高达１０ａｔ％的富Ｒｕ相。含１ａｔ％Ｒｕ的合金在１１６０～１２００℃温度范围热处理时不断析出粒状次生β２相,破坏了γ＋α２片状组织,同时形成了新的γ晶粒。经１２００℃,４８ｈ处理后可得到平均晶粒尺寸小于６０μｍ的γ晶,因此,Ｔｉ－４７Ａｌ－１Ｒｕ合金是可热处理细化晶粒的铸造合金。当Ｒｕ量增加至３ａｔ％时,合金难于热处理细化晶粒,而且合金明显脆化。     

AL—Li合金（8090）均匀化组织与性能的研究

本文研究了8090合金均匀化过程,讨论了均匀化工艺对组织与拉伸性能的影响。结果表明,正确的均匀化工艺可使合金组织均匀,拉伸强度和延伸率明显提高,但是均匀化处理很难消除 Fe、Si 在晶界上的偏析。     

镍基高温合金铸件的晶粒组织控制──添加剂的影响

选用ＩＮ７３８ＬＣ镍基高温合金,研究了向熔体中加入碳化物、氮化物、硼及金属间化合物对合金冷凝后的晶粒尺寸、枝晶组织和初生碳化物形态等凝固组织特征的影响。结果发现,加入金属间化合物并控制合金液的均匀化处理过程可显著细化晶粒,并且对合金的结晶特性及凝固组织无不良影响。     

浇注温度和细化剂对K4169高温合金微观组织的影响

研究了降低浇注温度或加入细化剂后 ,K4 16 9合金晶粒细化的微观组织、夹杂及缩松等的变化。发现同样加或不加细化剂条件下 ,浇注温度越低 ,一次枝晶主轴长度和二次枝晶臂距越小。而同一浇注温度下 ,化学法细晶试样一次枝晶主轴长度较普通试样的短 ,而二者的二次枝晶臂距无明显差别。晶粒细化后 ,晶粒形态由普通铸造组织中的树枝晶向细晶组织中的粒状晶转变 ,且合金中主要元素的偏析减轻 ,这均有利于提高细晶铸件机械性能。MC型碳化物和Laves相的尺寸、数量和形貌在晶粒细化前后变化不大。铸件中加入微量细化剂不形成夹杂 ,不改变合金相组成。此外 ,加细化剂不仅可使晶粒细化 ,同时铸件中的缩松大大减少     

等静压镁质陶瓷坩埚与高温合金液之间的界面物理化学作用

 从镁质陶瓷坩埚与K_3合金液之间的润湿性、界面渗透和化学反应等三方面较为系统地研究了坩埚与合金液之间的界面物理化学作用。结果表明,坩埚与合金液之间存在着复杂的化学反应;合金液通过侵蚀坩埚材料的基质部分破坏了坩埚表层的结构。     

纤维增韧陶瓷基复合材料热端部件的热分析方法现状和展望

以陶瓷基复合材料（CMC）为代表的纤维增韧复合材料具有耐高温、高强度、低密度等特点,在航空燃气涡轮发动机、火箭发动机等动力装置中逐步得到工程应用。CMC材料因其自身特殊的结构特点,使得其导热系数呈现出明显的各向异性,进而导致传统基于均质金属材料的热分析方法将不再适用于CMC热端部件。总结了单向纤维、2/2.5维编织纤维、3维编织纤维等典型纤维增韧CMC材料导热系数预测方法的研究进展和CMC热端部件热分析方法的研究现状。综合来看,如何在热分析中高效引入CMC材料微观尺度信息,建立起精度高且工程可应用的CMC热端部件跨尺度热分析方法是目前亟需突破的技术难题。面向未来CMC热端部件的工程应用,基于三维微观结构特征重构的热分析模型是建立CMC热端部件高精度热分析方法的关键,同时热分析还需要同制造工艺、力学行为分析等进一步紧密结合。     

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。     

铝-锂合金的真空熔炼

 在ZG-25型中频感应真空炉中进行了铝-锂合金的熔炼与铸锭。真空度为66Pa。考察了普通石墨坩埚、氧化铝坩埚,以及氧化锌涂料、氮化硼涂料与铝-锂熔体的反应。抄到了在真空下控制铝-锂熔体中锂含量的方法。在不使用钛-硼细化剂的条件下,铸锭呈细小等轴晶组织,其成分均匀,夹杂物极少。真空熔炼可使合金中的氢、钾,钠等杂质含量显著地降低。     

单晶叶片基体表面微裂纹成因分析

单晶高温合金是制造先进航空发动机涡轮叶片的主要材料，其优异性能主要来源于消除了与主应力轴垂直的晶界，而 单晶材料中如果出现再结晶会显著降低其高温力学性能。为探究发动机单晶涡轮导向叶片试验后在叶身前缘下缘板R区产生裂 纹的原因，利用视频显微镜、金相显微镜和扫描电镜等手段对裂纹截面组织进行宏、微观分析，明确了R区的宏观裂纹为抗氧化涂 层裂纹，宏观裂纹附近的叶片基体存在由于叶片表面胞状再结晶晶界开裂所引起的微裂纹。结果表明：单晶叶片表面产生胞状再 结晶主要与叶片抛光、吹砂等修整过程中引入的塑性变形及后续的钎焊工艺有关；抗氧化涂层的开裂促进了胞状晶晶界的开裂； 通过对导向叶片的多个截面组织进行对比分析，发现高温能够加速胞状再结晶的晶界开裂。     

真空吸铸TiAl基合金组织研究

利用金属型真空吸铸技术获得了TiAl基合金薄板件,并研究了该铸件的铸态组织以及合金元素对其组织的影响。实验结果表明:由于金属型的强制冷却作用,金属型真空吸铸的Ti-47Al合金薄板铸件铸态组织细小,平均晶粒尺寸在60μm左右;W元素的添加有利于B2相的形成,从而细化组织,其机理是B2相阻碍了α晶粒长大;Si元素添加生成的Ti5Si3相,主要分布在晶界处,形成的Ti5Si3第二相质点会阻碍TiAl基合金凝固过程中组织的长大,有利于细化TiAl基合金组织。     

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。     

GH169合金细晶锻造工艺研究

为了提高涡轮盘的强度和低周疲劳性能,要求锻件具有ASTM10级以上的细晶组织国外在大型压力机上采用低温大变形锻造和直接时效热处理以获得性能良好的细晶锻件,而我国则试图采用锻锤生产GH169合金涡轮盘锻件,因此,需要探索适合国情的GH169合金细晶锻造工艺。根据以往的研究,δ相对GH169合金的显微组织有明显影响,因而可