浇注温度与型壳温度对K4648镍基高温合金组织和性能的影响

针对某型号燃气涡轮导向器用K4648镍基高温合金室温冲击韧性无法达到标准要求(冲击韧性大于20 J·cm^(-2))的问题,在不同的浇注温度与型壳温度(1 490℃/1 050℃,1 490℃/950℃,1 460℃/1 050℃)下制备了K4648镍基高温合金,并进行了固溶+标准热处理,研究了浇注温度与型壳温度对合金显微组织和冲击性能的影响,获得了优化的工艺参数。结果表明:当型壳温度或浇注温度较低时,K4648镍基高温合金的晶粒尺寸和二次枝晶间距较小,块状初生α-Cr相含量较少、尺寸较小,合金的冲击韧性较大,冲击断口处次生裂纹数量较少;优化工艺参数为型壳温度950℃、浇注温度1 490℃,此工艺参数下制备的K4648镍基高温合金的冲击韧性最大,为21.4 J·cm^(-2),满足标准要求。

固溶处理对K423A合金显微组织与力学性能的影响

研究了固溶处理对K423A合金组织以及力学性能的影响。采用热力学计算软件JMatPro对K423A合金中相的稳定性及体积百分比进行计算。借助扫描电镜对铸态以及固溶态合金进行显微组织观察,使用扫描电镜附带的能谱仪对铸态以及固溶态合金的显微组织进行成分分析。碳化物与γ′相的尺寸以及体积分数使用Image-Pro Plus软件进行统计分析。对铸态以及固溶态的合金进行室温拉伸、850℃/325 MPa持久以及室温硬度测试。结果表明:固溶后γ′相呈不规则的形貌,弥散的分布在γ基体中。固溶态合金中碳化物的形态发生变化,由原来的多数长条状逐渐变为以块状为主,碳化物尺寸变得细小。铸态与固溶态具有相同的抗拉强度,铸态的屈服强度更高,但伸长率偏低。在850℃/325 MPa条件下,铸态合金具有较高的持久寿命,固溶态合金有更好的塑性。

微量元素对K418B合金显微组织和力学性能的影响

研究了微量元素Mg对K418B合金铸态组织以及力学性能的影响。采用热力学计算软件JMatPro对K418B合金中相的稳定性及体积百分比进行计算。借助附带的能谱仪(EDS)的扫描电镜(SEM)对两种合金的显微组织及其成分进行分析。使用Image-Pro Plus软件对碳化物、γ′相和共晶相的尺寸以及体积分数进行统计分析。拉伸性能测试分别按照HB 5143和HB 5195的规定在23℃(室温)和750℃(中温)下进行。760℃/530 MPa和982℃/152 MPa持久测试按照HB5150进行。结果表明加Mg后对K418B合金的力学性能有所提升。

K418B合金900℃长期时效显微组织和力学性能演变

研究了900℃长期时效对K418B合金的显微组织以及力学性能的影响。采用热力学计算软件JMatPro对合金中相的稳定性及体积百分比进行计算。借助扫描电镜及附带的能谱仪对显微组织及成分进行分析。使用Image-Pro Plus软件对碳化物和γ′相的尺寸以及体积分数进行统计分析。结果表明:随着时效时间的增长,室温拉伸强度σ_(b)和σ_(0.2)逐渐下降,塑性变化不明显;750℃高温下的拉伸性能与室温拉伸的变化规律相同,σ_(b)和σ_(0.2)随着时效时间的增长,总体呈现下降趋势,塑性的变化规律不明显;760℃/530 MPa持久寿命逐渐下降,塑性逐渐上升。982℃/152 MPa持久寿命随着时效时间的增长,持久寿命呈现下降趋势,持久塑性的变化是随着时效时间的增长,塑性得到明显的提升。长期时效后由于组织发生变化导致材料强度逐步降低,材料塑性呈现上升的趋势。

时效时间对Ni-W-Al-Ti高密度合金组织与性能的影响

基于面心立方结构及细小弥散相强化原理,设计了一种新型Ni-W-Al-Ti高密度合金(密度为10.8 g·cm^(-3)),将其在750℃下进行不同时间(0,8,16,24,32 h)的时效处理,研究了时效时间对合金显微组织和拉伸性能的影响。结果表明:时效处理后,Ni-W-Al-Ti高密度合金中析出了长程有序的D1_(a)型Ni_(4)W和L1_(2)型Ni_(3)Al强化相,随着时效时间延长,Ni_(4)W相尺寸增大,形状由球状变为椭球状,Ni_(3)Al相数量增多;随着时效时间延长,合金的屈服强度先增加后趋于稳定,抗拉强度无明显变化,断后伸长率减小;当时效时间为24 h时,合金的屈服强度最大,为740 MPa,抗拉强度和断后伸长率适中,分别为886 MPa,9%,综合拉伸性能较佳。

高温时效对K447A合金显微组织及力学性能的影响

为增大K447A合金中γ′相尺寸以及体积分数,并使碳化物均匀分布,在热处理过程中加入高温时效处理,研究了高温时效对K447A合金显微组织及性能的影响。结果表明,经过高温时效的K447A合金晶粒内及晶界上碳化物周围形成一层γ′相,能减缓裂缝沿碳化物界面破裂及生长的速率。高温时效处理可以有效提高合金的中温、高温持久寿命及伸长率。

热金属气压成型电磁感应加热有限元模拟

应用感应加热理论,利用麦克斯韦方程组和温度微分方程,建立了电磁场与温度场耦合的有限元数学模型,使用有限元分析软件ANSYS对热金属气压成型工艺中的电磁感应加热过程进行了模拟与分析。模拟结果表明:随着电磁感应线圈电流频率的提高,在相等的加热时间内,金属钢管的升温速度不断增加,且最终达到的温度也进一步升高。随着电磁感应线圈电流密度的增加,在相等的加热时间内、相同的电磁感应线圈电流频率下,金属钢管的升温速度不断增加,加热效率得到有效提高,且最终达到的温度也逐步升高。随着金属钢管与线圈的间隔增加,金属钢管内、外表面的温度均逐渐降低;外表面温度的降低趋势越来越平缓,而内表面温度的降低趋势则不断加剧。

超高强DP980钢的动态再结晶模型

采用Gleeble-3500热模拟试验机对超高强DP980钢进行热压缩试验,研究其在变形温度为900~1 200℃、应变速率为0.05~30s^（-1）条件下的动态再结晶行为,分析了变形温度和应变速率对真应力-真应变曲线的影响。结果表明：超高强DP980钢在变形过程中,存在动态再结晶和动态回复两种软化机制,且随着温度的升高和应变速率的降低,临界应变越小,动态再结晶越容易发生;同时,得到了发生动态再结晶时的形变激活能,建立了峰值应变模型、动态再结晶临界应力模型和动态再结晶动力学模型。