Inconel718榫接结构高低周微动疲劳试验研究

航空发动机涡轮叶片在实际服役环境中,受到循环往复的高/低周载荷,这是一种典型的高低周微动疲劳工况。涡轮叶片由于微动疲劳频繁引发疲劳断裂问题,严重影响着航空发动机的安全运行。为了研究热端部件材料的高低周微动疲劳问题,设计一种Inconel718榫连接模拟件,对其开展高低周复合微动疲劳试验。共设计3种不同载荷/频率的试验工况,对比不同工况下模拟件的寿命分布情况。结果表明:高周/低周载荷对榫连接结构的微动疲劳寿命有显著影响,随着高周/低周载荷或者频率的增大,涡轮叶片榫接部位微动疲劳寿命均随之降低;试验结果证明榫接结构高低周微动疲劳试验较好地还原了涡轮叶片实际服役情况;通过显示动力学有限元分析,所预测的裂纹萌生位置与试验结果中裂纹萌生位置分散性较小。

Mn含量对Inconel718板材焊接接头组织性能的影响

采用w[Mn]<0.01%、0.24%、0.34%三种不同合金的固溶态Inconel718热轧板材进行直流脉冲电弧焊接,经双级热时效处理后进行室温拉伸实验,研究Mn含量的变化对焊接接头微观组织及时效态力学性能影响规律。结果表明,三种不同Mn含量焊接接头组织中只存在Laves相,没有δ相析出,随着w[Mn]由<0.01%提高至0.34%,焊接接头中Laves相析出体积分数略有增多。经过双级热时效处理后,γ’’开始析出,焊接接头组织中Laves相含量略有减少。与时效态母材拉伸性能相比,焊接接头拉伸强度和伸长率有所降低。且随着Mn含量的增加,时效态焊接接头拉伸性能略有降低,抗拉强度由1250 MPa小幅降低至1178 MPa和1213 MPa,三种不同Mn含量的焊接接头时效态拉伸样品断裂位置皆为焊缝区域,且均为韧性断裂。

Inconel718合金激光熔覆Co/TiN复合涂层摩擦学及氧化行为

为了研究拓展Inconel718合金在高温环境下的应用,使用激光熔覆在其表面制备Co/TiN复合涂层,并结合XRD、SEM和EDS等分析方法,探究其在室温和600℃下的摩擦学行为及800℃下的抗氧化性能。结果表明:制备的涂层硬度相对基体有所提高,约为基体的1.3~1.4倍。另外,涂层中的物相主要为固溶体及金属间化合物。对涂层的摩擦学性能进行测试,当TiN添加量为4%(质量分数,下同)时,涂层的减摩性能最好;而添加量为6%时,涂层的耐磨性最好,磨损率最大可降低90.02%。此外,氧化实验表明:Co/TiN复合涂层具有一定的抗氧化性能,氧化速率为8.7634mg^(2)·cm^(-4)·h^(-1),与基体相差不大。由此说明该复合涂层在保留基体抗氧化性的同时,能够大幅降低高温下的磨损率,且磨损率随着TiN的增加而减小。通过磨损机理分析可知,在600℃下各涂层均发生氧化磨损,其表面氧化膜的产生一定程度上也有助于降低磨损率。

磨屑对Inconel718激光熔覆合金层微动磨损行为的影响

微动磨损是由紧密接触表面之间的微小振动引发的一种材料损伤现象。研究磨屑在微动磨损过程中的作用,对于揭示材料在微动磨损过程中的损伤演化具有重要意义。利用激光熔覆技术在锻造成形的Inconel合金基材表面制备了Inconel718合金熔覆层,采用球/平面点接触方式在多功能摩擦磨损试验机上对Inconel718激光熔覆合金层进行微动磨损试验。试验结束后,通过分析F_(t)-D(摩擦力-位移)曲线和COF(摩擦系数)曲线,得到微动磨损过程中的力学动态特性;利用扫描电子显微镜(SEM)和三维形貌仪(3D)分析接触界面的损伤形态,揭示其微动磨损的主要损伤机理;运用粒径分布计算软件(Nano Measurer)对磨屑粒径分布进行统计。结果表明,磨屑粒径尺寸主要分布在1~3μm之间;位移幅值的大小与磨屑排出速度成正相关关系,在大的位移幅值下,磨屑体型较大,易造成磨粒磨损,而在小的位移幅值下,磨屑易堆积从而阻碍磨损的进行;在大的法向载荷下,磨屑产生速度加快并会加剧试样表面损伤,此时疲劳磨损和磨粒磨损起主导作用;而在小的法向载荷下,磨屑能减少摩擦力和摩擦系数;此外,磨屑去除与否不改变微动运行状态。

激光粉末床熔融Inconel718合金工艺优化与组织演变

【目的】分析能量密度对激光粉末床熔融镍铁基高温合金(Inconel718,IN718)显微组织的主要影响,以期提高激光粉末床熔融IN718的致密度。【方法】采用田口方法和方差分析方法优化激光功率、扫描速度、扫描间距,得到高致密合金样品激光功率-扫描速度-扫描间距的关系模型,并对模型得到的结果进行验证。【结果】扫描间距对样品的相对密度影响最大,贡献率为38.31%;在研究范围内,熔池尺寸与体能量密度成正比,Al和Ti元素在晶界处有明显的微观偏析,能促进液膜开裂,从而导致裂纹等缺陷的形成。【结论】设计的模型将有助于建立一种高效的LPBF制备Inconel718合金工艺。

基于电化学方法的Inconel718合金显微组织对应力腐蚀敏感性研究

采用电化学刻蚀试验方法、阳极极化曲线、扫描电镜(SEM)及能谱分析(EDS)等试验从δ相的分布、阳极极化快速扫描和慢速扫描等方面研究了电化学刻蚀方法及阳极极化曲线在评价Inconel718合金材料内δ相的分布与形态、晶间应力腐蚀(IGSCC)敏感性的适用性及显微组织对应力腐蚀敏感性的影响。结果表明:电化学刻蚀方法及快慢扫阳极极化曲线能够实现快速评估Inconel718合金内δ相的分布、形态及Inconel718合金IGSCC敏感性;晶间δ相的存在导致Inconel718试样的RSR、PSCC在低电位区间内增大,与Inconel718合金IGSCC敏感性具有密切关系。

激光选区熔化成形Inconel718合金的显微组织以及电化学和摩擦学性能

以气雾化法制备的Inconel718合金粉末为原料,采用激光选区熔化(SLM)技术制备了Inconel718合金,研究了合金的显微组织及性能,并与锻造态合金进行对比。结果表明:SLM成形合金垂直于成形方向的组织呈现明显的带状熔化道,平行于成形方向的组织呈现鱼鳞状熔池的界面结构,晶粒为穿过熔池边界的柱状晶;SLM成形合金平行于成形方向的显微硬度(346 HV)略大于垂直于成形方向(324 HV);与锻造态合金相比,SLM成形合金在质量分数3.5%NaCl溶液中的阻抗曲线半径更大,自腐蚀电位与钝化电位更高,自腐蚀电流密度低2个数量级,耐腐蚀性能更优;当载荷为3~10 N时,成形合金的摩擦因数在0.5~0.8,磨损率在5.4×10^(-5)~14.3×10^(-5) mm^(-3)·N^(-1)·m^(-1),均低于锻造态合金。

基于ABAQUS的Inconel718镍基高温合金铣削过程铣削力分析

文章以Inconel718镍基高温合金为铣削研究对象,通过正交试验得到进给速度、主轴转速、轴向切深等不同铣削参数的较优化组合,采用ABAQUS有限元仿真软件对镍基高温合金不同铣削参数下铣削加工过程进行仿真,得出三向力的平均值,使用极差法得出最优组合。结果表明:铣削参数对X方向的影响顺序为每齿进给量>主轴转速>轴向切深,且最优组合为A3B2C1?对Y和Z方向的影响顺序为每齿进给量>轴向切深>主轴转速,最优组合分别为A1B4C1和A2B4C1。

阶梯钻超声振动钻削Inconel718有限元仿真研究

针对高温合金Inconel718在使用麻花钻常规钻削(CD)时轴向力过大、切屑连续不易排出、孔壁加工质量较差等问题,引入一种改进型刀具阶梯钻,利用有限元仿真软件DEFORM-3D研究阶梯钻常规钻削(CD)和超声振动钻削(UAD)Inconel718的过程。结果表明:相比麻花钻,阶梯钻常规钻削轴向力降低了9.4%,孔壁能量损伤值降低了19.6%;阶梯钻超声振动钻削轴向力降低了56%,孔壁能量损伤值降低了42.7%,且产生的切屑更易排出,极大地提高了钻削性能和加工质量。

热处理工艺对Inconel718合金组织、力学性能及耐蚀性能的影响

对高含H2S/CO2酸性油气田封隔器材料-Inconel718镍基合金进行固溶处理和时效处理,研究不同热处理工艺条件下合金的组织、力学性能、耐蚀性能之间的关系。结果表明:随着固溶温度的升高,δ相不断溶入基体。材料经时效处理后析出第二相γ″相,硬度和强度明显高于固溶处理的样品,1000℃固溶+720℃×8h→50℃/h620℃×8h时效处理的样品硬度和强度达到最大值。高温高压H2S/CO2介质中挂片实验的结果表明,不同热处理的Inconel718合金均具有良好的耐腐蚀性能,经固溶处理的材料耐腐蚀性略优于经固溶+时效处理的材料。高温高压H2S/CO2应力腐蚀实验的结果表明,Inconel718没有发生应力腐蚀开裂迹象。综合考虑耐蚀性能和力学性能,确定Inconel718合金的最佳热处理工艺为:1000℃固溶1h+720℃×8h→50℃/h620℃×8h时效。

Quantitative analysis of homogenization treatment of INCONEL718 superalloy

Quantitative analysis was employed to establish reasonable and practical homogenization model of INCONEL718 superalloy. Metallographic method was applied to determining the incipient melting temperature. The result shows that the incipient melting temperature of d406 mm INCONEL718 ingot is situated between 1 170 ℃ and 1 180 ℃. In order to predict the elimination process of Laves phase in quantity, a time and temperature dependent homogenization model was proposed. Among all the elements in the as-cast microstructure, Nb and Ti are the most positive segregated elements. The diffusion coefficients of alloying elements at 1 140 ℃ were obtained by fitting the linear relationship between In δ （δ residual segregation index） and time. The calculation results of diffusion coefficients were compared with other two commercial Nb-bearing superalloys.

Inconel718合金O形环回弹特性研究

对从Inconel718合金管材截取的O形环小试样进行了压缩回弹试验研究。试验表明，温度、加载历史和轴向尺寸对O形环回弹量无明显影响；常温下O形环回弹量随压扁度的变化在6%～30%的压扁度范围内表现为抛物递增，此时O形环密封性能良好,但当压扁度超过30%,回弹量开始递减,且试样的压缩接触面伴随出现凹陷,在600℃以上还发生坍塌。运用ANSYS的弹塑性接触分析功能,采用不同的本构模型,分别建立了二维、三维有限元网格模型,对O形环的压缩回弹过程进行了数值模拟.研究表明,ANSYS的弹塑性接触有限元方法对O形环回弹量的分析模拟结果与试验结果吻合较好。

热处理对Inconel718合金组织及力学性能的影响

针对Inconel 718合金的不同用途,分析研究了4种常用热处理工艺对Inconel 718合金组织和力学性能的影响。结果表明:固溶温度超过1020℃时,奥氏体晶粒显著长大。合金中主要析出相有MC、δ、γ'和γ″相。δ相沿晶界分布,1025℃固溶时呈颗粒状少量析出;950℃固溶时呈块状大量析出;直接时效时呈网状不连续分布。同时,δ相对合金的晶粒度影响较大,且其析出数量和形态决定了合金的韧塑性,γ″、γ'相的析出量和尺寸与晶粒尺寸决定了合金的强度变化。

直接时效工艺对INCONEL718合金组织的影响

采用XRD定量相分析法及SEM技术 ,研究了不同时效温度下Inconel718合金中析出相含量的变化和组织结构特点。确定了最佳时效工艺为 72 0℃× 8h +6 2 0℃× 8h。

固溶参数对冷变形Inconel718合金晶粒长大的影响

研究了固溶温度和保温时间对冷变形Inconel718合金晶粒长大的影响.在980℃～1000℃固溶处理时,晶粒长大缓慢,晶粒长大动力学指数为0.122～0.181,指数随固溶温度升高而增加.在980℃固溶处理时,保温时间不超过60min,可以得到细小的混晶组织;在990℃～1090℃固溶处理时,保温时间30min,晶粒均匀长大,晶粒均匀长大的表观激活能Q=176kJ/mol,晶粒长大是通过晶界空位扩散的晶界迁移机制.保温时间60min,在990℃～1030℃温度区间,晶粒长大不显著,当温度超过1030℃,晶粒明显粗化.

Inconel718合金在高含H_2S/CO_2环境下的应力腐蚀行为

针对高含硫油气田开发过程中所面临的材料腐蚀问题,利用CORTEST哈氏合金高压釜对高强度Inconel718合金在2.07MPa H2S分压、3.45MPa CO2分压、10%Na Cl水溶液,177℃下进行720h的应力腐蚀开裂试验。研究在此环境下合金材料的应力腐蚀敏感性,运用EPMA分析了试样被腐蚀后的微观形貌与结构特征,利用ICP分析了水样成分,对比发现了腐蚀后钝化膜表面主要是Ni S2和Cr2S3。应力腐蚀开裂试验表明,这种高强度Inconel718合金在不强于此环境下的应力腐蚀敏感性小,未发现应力腐蚀裂纹。

热处理对Inconel718合金组织与性能影响的研究进展

综述了热处理对Inconel718合金的组织、力学性能、氢脆特性及耐蚀性能的影响;并展望了Inconel718合金在高温高压湿H2S腐蚀环境下的应用前景。

用于加工Inconel718的切削刀具发展现状

镍基高温合金Inconel718具有熔点高、热传导率低、加工硬化现象严重的特点,被认为是最难加工的金属材料之一。近年来,随着航空航天、能源动力技术的飞速发展,Inconel718高温合金的应用越来越多,其高速、高效切削的加工需求也日益扩张,其切削工艺的制定、尤其是切削刀具的选择越来越重要。本文综述了常用于加工In-conel718的刀具(高速钢、硬质合金、陶瓷、立方氮化硼)及其涂层刀具的加工性能,分析了不同涂层对于刀具寿命和工件表面质量的影响,对硬质合金刀具和陶瓷刀具作了详尽的对比分析。最后,对高速钢、陶瓷、硬质合金和立方氮化硼刀具切削Inconel718的应用情况进行了总结,给出了Inconel718高温合金切削加工刀具选择的有益参考。

Inconel718合金中δ相的溶解行为

用金相显微镜及X线衍射技术研究了Inconel718合金中δ相在不同温度下的溶解行为。结果发现:在980℃、1000℃、1020℃保温过程中,合金中δ相的含量逐渐降低,且形状由长针状变为短棒状或颗粒状;1020℃保温2h后δ相可完全溶入基体;980℃、1000℃保温时,δ相的平衡含量分别约为3%及0.6%;保温开始阶段,δ相的溶解速度较快并近似为常数。随着保温时间的延长,溶解速度逐渐降低,980℃保温30min及1000℃保温2h后,δ相的溶解速度趋于零。

Inconel718合金耐腐蚀性能研究及基于电化学方法的腐蚀评价综述

综述了Inconel718合金抗均匀腐蚀、应力腐蚀、电偶腐蚀、热腐蚀、氢脆等常见耐腐蚀性能,指出了In-conel718合金耐腐蚀性能研究中存在的关键问题,分析了Inconel718合金具有优良耐腐蚀性能的原因。结合实例介绍了5种主要的电化学方法在评价同类镍基合金耐腐蚀性能方面的应用和原理,总结了不同电化学方法的主要研究目的,提出运用其他表征手段结合电化学方法进行综合研究的思路。最后展望了高温高压湿H2S腐蚀环境下In-conel718合金的腐蚀机理和电化学研究前景。