磷含量对GH761合金凝固、偏析及η相析出的影响

本文用金相、电子探针等方法研究了磷对ＧＨ７６１合金凝固过程、元素偏析及η相析出的影响。结果表明，随合金中磷含量升高，磷大量地偏析于枝晶间，强烈地降低合金的终凝温度，促进Ｔｉ，Ｎｉ等元素的偏析，抑制Ｍｏ，Ｂ，Ｓ，Ｓｉ等元素的偏析，磷显著地促进η相的析出，降低η相析出温度。

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。

磷含量对细晶镍基GH4133合金力学性能的影响

适当磷含量可提高细晶镍基GH4133合金的力学性能。采用控制热加工和热处理的方法将GH4133合金的晶粒度细化至ASTM 10级。该细晶合金的最低屈服强度比晶粒度为ASTM 4—5级正常组织的合金高200 MPa以上,最低断裂强度高150 MPa以上。磷含量为0.140％(质量分数,下同)的细晶合金的屈服强度相对于正常磷含量(0.005％)的细晶合金又高约100 MPa,断裂强度约高50 MPa。镍基GH4133合金中,磷含量低于0.140％,拉伸试样均呈穿晶断裂。磷含量低于0.023％时,冲击断口呈穿晶断裂,冲击韧性高于70 MJ/m^2;磷含量升至0.140％时,冲击断口部分区域呈沿晶断裂,冲击韧性约降至40 MJ/m^2。延长GH4133合金持久寿命的最佳磷含量位于0.011％附近。结合位错与磷原子气团的相互作用讨论了上述不同载荷方式下磷对合金力学性能的影响特点。

变形IN718合金冲击断口表面纳米化现象及机制

发现在IN718合金冲击试样断口表面上存在一层极薄的无位错纳米晶层,晶粒尺寸约为20～30nm。在冲击断裂过程中,塑性变形主要集中在裂纹尖端附近的微小区域内。随着裂纹的扩展,沿断口表面形成一极薄的高度塑性变形层,可能是不同方向的位错将其分割成极小的区域。断口表层原子位置的重组释放出高密度的热流导致严重塑性变形层瞬间升温,引发再结晶和纳米晶组织的形成。分析表明,高度塑性变形层愈宽,吸收的冲击功愈多,冲击性能愈好。IN718合金的成分偏析降低高度塑性变形层的宽度和冲击性能。快速加载的冲击性能可能比拉伸等性能对成分偏析更加敏感。

GH761变形高温合金的热变形行为

镍基GH761合金热模拟压缩实验表明,当变形温度T_d一定时,随应变速率(?)的降低,变形峰值应力σ_p和稳态流动开始应力σ_s及与它们对应的应变ε_p和ε_s均降低;当应变速率一定时,随T_d的升高,σ_p和σ_s以及ε_s均降低,但ε_p基本不变.细化原始晶粒可提高再结晶形核率,在此基础上降低变形温度和提高变形速率是细化最终晶粒的重要途径.当应变达到完全再结晶时,合金具有最均匀且细小的组织;超过这一应变值,晶粒开始长大.GH761合金的热变形本构方程为:(?)=6.5×10~6σ_P^(4.86)exp(-461×10~3/RT).

Al含量对GH4169镍基合金组织及其稳定性的影响

GH4169合金中当Al含量处于合金标准范围内(0.45%)时,其晶内强化相γ″和γ′分开析出,晶界主要析出相为δ相;当Al含量为1.24%以上时,合金晶内析出γ″/γ′"包覆组织",晶界δ相显著减少,而析出了大量的Laves相和少量的M_7C_3相及σ相.680℃,1000h长期时效后,高Al合金中"包覆组织"长大缓慢,但晶界相数量显著增加,尺寸明显长大,而且析出了α-Cr相.随Al含量增加,这种趋势更加明显.Al含量增加显著地降低合金的室温冲击韧性,680℃长期时效后,冲击值更低.

GH761合金的热变形行为与动态再结晶模型

采用Gleeble-3500热模拟试验机研究GH761合金在变形温度为900～1150℃,应变速率为0.1～30s-1条件下的热变形行为,建立了GH761合金在热态变形过程中的本构方程。采用Quantiment-500型自动图像分析仪定量测定试样中的动态再结晶晶粒尺寸和再结晶体积分数。根据实验结果,建立了GH761合金动态再结晶过程的物理模型,为科学设计和有效控制GH761合金的锻造工艺提供理论依据。

微量元素磷、硼对直接时效IN718合金持久蠕变性能的影响

在直接时效IN718(简称DA718)合金中单独添加磷至0.022％(质量分数,下同)及添加磷至0.022％和硼至0.011％,合金的持久性能都得到了大幅度的提高.其中在650℃/700MPa,两种成分合金的持久寿命分别提高至200％和280％,但后者的塑性有所下降.磷、硼对蠕变实验中的应力指数影响不大,但显著提高表观蠕变激活能.对磷、硼在DA718合金中的作用进行了讨论.

微量元素磷在铁镍基变形高温合金中的作用

综述了磷对铁镍基变形合金的影响及机理。简述了磷的性质 ,来源及冶炼控制。介绍了磷的凝固偏析及对合金凝固过程的影响与机理。以微量元素对晶界能、晶界扩散和晶界结合力的影响机理为基础 ,比较并分析了磷对合金组织结构和力学性能的各种影响机制。

IN718高温合金热腐蚀行为及其对力学性能的影响

研究了IN718高温合金在650℃下的熔盐(75%Na2SO4+25%NaCl)热腐蚀行为及其对合金力学性能的影响。研究表明,IN718合金热腐蚀层分为两层,外层由Fe3O4,FeCr2O4和Cr2O3等氧化物组成,内层由Ni和Ni的硫化物组成。热腐蚀过程中S沿晶界快速扩散并在晶界形成硫化物。IN718合金在650℃,100h浸盐热腐蚀预处理后,室温拉伸性能和650℃拉伸强度变化不大,合金在650℃拉伸塑性略微降低,但650℃,700MPa持久性能显著降低,其主要原因是S降低晶界强度,同时外加应力提高腐蚀速率。

铸态GH742合金的凝固特点及枝晶偏析

高合金化GH742合金存在严重的枝晶偏析,Nb、Ti大量偏聚于枝晶间,导致MC碳化物、(γ+γ′)共晶、Laves相、δ相等析出;高Mo含量及其枝晶间偏析是析出σ相的重要原因;La、Ce在枝晶间的富集促使含氧硫稀土相和Ni5Ce相的析出。与一般合金凝固特点不同,高含量Al、Ti、Nb导致GH742合金凝固过程中先后发生(γ+γ′)和(γ+Laves)两种类型的共晶反应。结合差热分析技术和凝固组织特点确定了合金的凝固温度区间为1346-1190℃,凝固顺序为γ、MC、(γ+γ′)、Laves、Ni5Ce。

均匀化过程中铸态GH742合金的组织转变

铸态GH742合金中存在复杂的第二相组织和严重的枝晶偏析,Nb、Ti大量富集于枝晶间和MC碳化物、Laves相、δ相、(γ+γ′)等析出相中.本文确定了γ基体的熔化温度为1160℃,并通过不同的均匀化处理确定了γ′相、(γ+γ′)共晶、MC碳化物、Laves相、δ相、Ni_5Ce相及含氧硫稀土相等析出相的溶解温度.由于稀土相在1120℃发生熔化,提出一种GH742合金低温预处理加高温扩散的二次均匀化制度来扩大其均匀化温度区间,提高扩散退火温度,从而获得均一的组织.元素扩散计算结果表明,提高均匀化温度可以提高元素的扩散系数;Nb的偏析系数比Ti的小得多,达到完全均匀化需要很长的时间.

磷对GH761合金力学性能的影响

采用金相显微镜、扫描电镜、透射电镜及能谱分析等手段,研究了磷含量对GH761合金力学性能的影响．结果表明: 磷含量低于0．040％时,对合金室温和650℃拉伸性能无明显影响．适量磷显著延长合金的650℃,637 MPa持久寿命,最 佳含量位于0．023％附近,寿命高于970 h,比磷含量为0．0007％时的寿命长3倍以上．磷含量升至0．040％时,持久寿命又 降至约220 h．磷通过阻碍位错运动、促进晶界析出、阻碍环境氧的沿晶侵入等机制,提高GH761合金的持久寿命．过高的磷含 量使晶界析出过量,并导致η-Ni3Ti相析出,弱化晶界,降低合金的持久寿命．

热处理制度对GH4169G合金微观组织与蠕变性能的影响

对等温锻造GH4169G合金进行不同条件热处理和蠕变性能测试,研究热处理制度对合金组织与蠕变性能的影响。结果表明:经直接时效和标准热处理后,ITF-GH4169G合金中的δ相具有粒状或针状形态,其中,标准热处理期间合金中元素Fe和Cr富集于近晶界区域。与标准热处理合金相比,直接时效态合金在蠕变期间晶内发生位错的单取向或双取向滑移,可减缓应力集中、延迟裂纹的萌生与扩展。而标准热处理态合金中形成的针状δ相可削弱晶界的结合强度,并促使晶界处发生裂纹的萌生与扩展。

微量元素P、B对GH4169合金组织与蠕变性能的影响

通过对等温锻造合金进行直接时效、蠕变性能测试和组织形貌观察,研究了微量元素P、B对GH4169合金组织结构及蠕变行为的影响.结果表明:添加微量P、B可促使粒状δ相在合金中析出,且沿晶界不连续析出的δ相可抑制晶界滑移,提高合金的蠕变抗力;在试验温度和应力范围内,测定出GH4169G合金具有较高的蠕变激活能Q=594.7 kJ/mol.在蠕变期间,GH4169合金的变形机制是孪晶变形;而GH4169G合金变形特征是孪晶和位错在晶内发生双取向滑移,其中,粒状δ相可有效阻碍位错运动.在蠕变后期,位错在晶界处塞积并引起应力集中,致使裂纹在晶界处萌生及扩展是合金的蠕变断裂机制.

铸态Inconel 625合金热加工图的建立及热变形机制分析

使用Gleeble 3800试验机对铸态Inconel 625合金进行了一系列条件的热压缩实验,根据动态材料模型建立了热加工图,并结合真应力-真应变曲线及微观组织,分析了合金在不同条件下的变形机制.结果表明：对铸态625合金,1273～1363K,0.1～5.05s1为动态回复区;1363～1453K,0.1～5.05s-1为不充分动态再结晶区;1400～1453K,5.05～10s1为完全动态再结晶区.该合金在0.1～10s 1变形时,发生动态再结晶的临界温度在1373～1423K之间,临界应变在0.4～0.6之间.Inconel 625合金不发生失稳流变的条件范围为1400～1453K,5.05～10s-1.

磷和硼共同加入对GH761合金力学性能的影响

当GH761合金中的硼含量控制在正常值时,将磷含量从0.007%提高到0.023%,合金的650℃/637MPa持久寿命从245h提高到975h,增幅达3倍。保持磷含量为0.023%,将硼含量提高到0.011%或以上时,合金的持久寿命显著降低。在实验含量范围内,磷、硼对合金的室温拉伸和650℃拉伸均无明显影响。磷、硼的最佳控制含量位于0.023%和0.005%附近。分析表明,当硼含量为正常值时,适量提高磷含量有助于改善合金的晶界析出,提高合金的持久性能。当加入适量磷时,进一步提高硼含量,将导致晶界析出过量,降低持久性能。

Al对IN718合金拉伸性能及稳定性的影响

Al对IN718合金拉伸性能及其稳定性影响的研究结果表明,在标准热处理状态下,Al增加合金中γ″和γ′相析出总量,提高合金室温和680℃的抗拉伸强度,但Al抑制晶界δ相析出,促进Laves相、M7C3相和σ相等在晶界析出,恶化合金的拉伸塑性。经680℃长期时效以后,γ″和γ′相粒子长大,其中高Al合金中析出的γ″/γ′"包覆组织"的长大速率比常规合金中的γ″相小,但两者拉伸强度下降的速度基本相同;合金晶界状态恶化,使室温拉伸塑性明显降低;强化相粒子长大,合金基体的高温强度降低,使680℃拉伸塑性升高。

GH4169合金真空自耗重熔铸锭显微疏松的形成规律及熔速影响

利用金相显微镜和扫描电镜研究了熔速对GH4169合金真空自耗重熔铸锭显微疏松和金相组织的影响;采用金相图像分析软件定量分析了熔速对铸锭显微疏松数量的影响。GH4169合金真空自耗重熔铸锭显微疏松的形成规律以及熔速影响的研究结果表明,由于金属气体凝结和喷溅等原因的影响,真空自耗铸锭表面激冷层中存在大量边界粗糙曲折的显微疏松。在激冷层下方的铸锭边部组织中,显微疏松数量明显减少,边界圆滑,气泡是疏松形成的重要原因。铸锭心部显微疏松尺寸增大,倾向于沿枝晶间通道分布。铸锭心部位于糊状区的底部,由于熔池较深,凝固速率缓慢,使该处二次和三次枝晶比较发达,偏析严重,从而容易阻塞补缩通道,所以易形成沿枝晶间通道分布的大尺寸疏松。随熔化速率增大,枝晶倾向于水平生长,熔池加深,二次和三次枝晶更加发达,偏析更加严重,显微疏松的尺寸和数量显著增加。

浇注温度对K417G合金组织及力学性能的影响

研究了不同浇注温度下的K417G合金试样。结果表明,1 450℃浇注,合金中碳化物以块状为主,γ′相边缘钝化,γ′尺寸为1μm左右;1 500℃浇注,合金中碳化物以长条形为主,γ′相边缘清晰,立方度较好,γ′尺寸为0.8μm左右。1 450℃浇注的合金屈服强度及断裂强度均高于1 500℃浇注的合金。合金拉伸裂纹主要产生于碳化物处,1 450℃浇注的合金,碳化物尺寸较小,产生裂纹需要的应力较大;1 500℃浇注的合金,碳化物细长,碳化物断裂所需应力较小。在760℃/645 MPa条件下,1 450℃浇注的合金,平均持久寿命可达到219 h,而1 500℃浇注的合金,平均持久寿命仅为25 h。前者的断裂方式为穿晶断裂,后者为沿枝晶断裂,断口上存在有部分疏松组织。