一次γ′相对GH4151合金高温变形特性及动态再结晶行为的影响

以锻态GH4151合金作为研究对象,分析了不同热处理温度及保温时间对一次γ′相析出回溶规律的影响,确定进一步循环热处理的参数;进而,通过循环热处理改变一次γ′相的形态及分布,并对经循环热处理后的试样进行热压缩试验,采用电子背散射衍射(EBSD)、扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)等分析一次γ′相对GH4151合金的高温变形特性及动态再结晶行为的影响。结果表明:1130℃保温15 min,GH4151合金的γ′相回溶现象比较明显,晶界处的一次γ′相分布较均匀,因此选定1130℃保温15 min作为进一步循环热处理的基本参数;随着循环热处理次数的增加,钉扎于晶界处的一次γ′相更加细小弥散圆润,在高应变速率下,合金流变应力提升显著;晶界一次γ′相的存在,使得GH4151合金在热变形过程中动态再结晶机制主要为γ′相诱导动态再结晶及连续动态再结晶。

不同冷却速率对GH4151高温合金定向凝固组织及元素偏析的影响

为了进一步降低合金凝固偏析程度和优化真空自耗冶炼(VAR)工艺,利用液态金属冷却法(LMC)对GH4151合金进行定向凝固实验,采用光学显微镜、扫描电镜及电子探针等研究了冷却速率对GH4151合金定向凝固组织及元素偏析的影响。结果表明:随着冷却速率的增加,一次枝晶间距λ_(1)及二次枝晶间距λ_(2)均逐渐减小,两者与冷却速率间满足相似的函数关系。而且,枝晶干及枝晶间γ′相尺寸也随冷却速率的增加逐渐减小,组织均匀性提高。对凝固组织元素成分分布的电子探针分析表明:GH4151合金主要偏析元素为W、Nb、Ti,偏离程度在20%以上,且3种元素显微偏析程度均随冷却速率的增加而加重,原因在于随着冷却速率增加,凝固前沿固相层可供溶质扩散的时间减少,扩散效果减弱。

Q235低碳钢高温变形过程的动态组织演化分析

通过Gleeble 2000上的热模拟压缩实验,分析了Q235低碳钢在不同热加工参数下的 动态组织演化特征.结果表明:应变速率和温度对Q235钢的奥氏体形变特征影响强烈.在相 同变形温度下,应变速率的提高可以明显推迟动态再结晶的发生:应变速率较低时,降低温 度同样可以延迟动态再结晶的发生.利用定量金相技术及线性、非线性拟合算法,建立了 Q235钢热变形过程的唯像本构关系及组织演化动力学模型,并将其应用于Autoforge3.1有限 元软件平台.压缩过程有限元模拟分析表明,分别采用Arrhenius双曲正弦方程描述Q235钢 的唯像本构关系及Yada模型表征Q235钢变形过程的平均晶粒尺寸,可以满足预测精度,与 实际变形过程基本吻合.

PM Rene95合金中夹杂物的微观力学行为

采用人工植入Ａｌ２Ｏ３夹杂物的试样，通过ＳＥＭ原位观察及非线性有限元分析，研究了 在单轴拉伸条件下Ｐ／Ｍ Ｒｅｎｅ ９５合金中夹杂物与基体的相互作用机理．结果表明，不同尺寸及 位置的夹杂物对拉伸进程影响不同；夹杂物／基体界面的裂纹萌生及扩展取决于界面附近基体 材料的应力状态．

冷却速度对GH4169合金凝固过程微观偏析及糊状区稳定性的影响

通过不同冷却速度下的凝固重熔试验,结合SEM微观分析及电子探针成分分析,研究GH4169合金凝固过程微观偏析的演化规律,分析凝固前沿液相区的密度变化规律,并提出基于相对Rayleigh数的凝固前沿糊状区的稳定性判据。结果表明:冷却速度低于0.05℃/s时,液相中的Nb含量随出炉温度的下降很快升高到一个较高值,在较低温度出炉冷却时,Nb含量迅速升高到14%以上,可达合金名义成分中Nb元素含量的3倍;提高冷却速度至0.1℃/s,高温出炉时,Nb含量升高很慢,当出炉温度低于1 310℃时,Nb含量迅速升高到10%以上;进一步提高冷却速度,残余液相中Nb元素含量变化不大,与合金的名义成分接近。当冷却速度较高时(大于0.1℃/s),GH4169合金凝固过程凝固前沿糊状区的稳定性较好,相对Rayleigh数较低;而当冷却速度较低时,即低于0.02℃/s时,凝固前沿糊状区稳定性判据Rv值比较高,而且在1 330℃附近出炉冷却时,存在一个峰值区,最大峰值接近7.5×10-13。说明当凝固过程冷却速度较低时,元素的微观偏析使得GH4169合金凝固前沿糊状区的稳定性降低,可能导致微观偏析向宏观偏析转变。

Nb含量对GH4169合金钢锭偏析规律的影响

利用光镜、扫描电镜和能谱仪等手段分析了不同Nb元素含量的GH4169合金钢锭组织特点及元素偏析规律,并对经单阶段均匀化热处理后钢锭的组织及残留析出相特征进行分析。结果表明:随着Nb元素含量增加,GH4169合金铸锭由边缘到心部,枝晶组织粗化,二次枝晶间距增大,Nb、Ti元素的偏析系数亦增大;经1160℃保温20h的均匀化处理后,Nb添加量越多,未回溶的析出相残留越多,且残留析出相有很明显的聚集趋势,残留析出物聚合体主要为富Nb的Laves相及富Nb、Ti元素的碳化物。不同Nb元素含量钢锭中Laves相完全回溶需要的时间应不相同,在高Nb含量条件下,传统的均匀化工艺无法使Laves相完全回溶;若同时考虑钢锭的尺寸因素,高Nb含量条件下,残留析出相的聚合体可能会演化为"黑斑"缺陷而使钢锭报废。

应用多元非线性回归方法建立FGH95合金的本构关系

通过等温恒应变速率压缩实验，按最小二乘法原理，采用多元非线性回归方法，建立了ＦＧＨ９５合金的本构关系。与多元线性回归结果对比表明，应用非线性回归方法建立的本构关系精度较高，物理意义明确。本文所用建立本构关系的方法具有适用性，可用于其它工程材料。

基于FEM的预成形最优化方法及其应用

锻件质量和锻造行业的技术经济效益很大程度上取决于预成形工步和预成形设计。由于问题的复杂性 ,通常是在实际生产经验基础上 ,通过反复试验的方法进行预成形工步和预成形设计。显然 ,这种情况已不能满足以信息技术为主导的高新技术发展的需要。本文介绍一种基于正向有限元数值模拟和最优化方法的锻件预成形设计新方法 ,并对这种方法实施过程中遇到的若干关键技术进行探讨。应用根据这种方法所建立的锻件预成形设计原型系统 ,对 FGH95合金涡轮盘锻件用坯料进行预成形设计 ,取得了令人满意的结果。

疲劳载荷下P/MRene95合金中夹杂物的微观行为研究

采用人工植入Al2O3夹杂的试样,通过SEM下的原位试验,动态跟踪及分析了拉-拉疲劳载荷下P/MRene95合金中表面或近表面夹杂物的微观行为。结果表明:在所研究的夹杂物的尺度范围内,载荷波形对夹杂物的微观力学行为有很大影响。在三角波加载条件下,虽然夹杂物/基体界面更易萌生裂纹,但表面或近表面夹杂物对试样的断裂影响较小;在正弦波载荷条件下,疲劳裂纹的萌生、扩展及试样的断裂均与表面或近表面夹杂物的基本特性有关。而且,降低正弦波加载时的应力幅值可大大提高夹杂物/基体界面疲劳裂纹的萌生寿命。

302HQA钢冷变形过程组织演化分析

通过室温压缩实验,研究了奥氏体不锈钢302HQA的冷变形行为,组织分析和X射线衍射分析表明,冷变形过程产生了形变马氏体,进一步磁性检测表明:随着变形量的增加,形变马氏体的量也增加;在小变形条件下,变形速率对形变马氏体的生成量影响较小;当变形量增加到50％时,随着变形速率的增加,由于变形热效应的影响,形变马氏体含量反而有所下降。

致密FGH95合金的高温变形特性研究

通过等温恒应变速率压缩实验，系统地研究了不同预处理、热力参数及分段变速变形对致密 ＦＧＨ９５合金高温变形特性的影响．研究结果表明，经热等静压致密的ＦＧＨ９５合金坯料，可以通过适当的预处理，以改变ＦＧＨ９５合金中γ'相的大小、形态及分布，从而降低合金的流动应力．对于经预处理的ＦＧＨ９５合金坯料，采用分段变速变形可以进一步降低合金的流动应力。

PM René 95合金涡轮盘等温锻造工艺的模拟式设计

利用热力耦合有限元程序FORMT,对PM Rene95合金中等尺寸（外径尺寸约为630mm）涡轮盘的等温锻造工艺进行了模拟式设计.结果表明,采用TZM钼基合金模具。在1050℃以接近10-3s-1的应变速率进行闭式模锻和开式模锻,模具材料均能满足使用要求,且开式模锻设备最大载荷不超过31×103kN;采用K21合金模具,在1000℃以相同条件等温成形。模具材料因变形热效应及边界摩擦引起温升而失效且所需设备吨位相对较大.

热等静压过程中粉末高温合金坯料几何尺寸及相对密度的演化规律

根据孔隙材料及致密体的塑性变形理论，揭示了热等静压过程中粉末体及其包套的几何尺寸和相对密度的演化规律。在此基础上，提出了粉末体在圆柱形包套内均匀致密的判据，对包套尺寸的确定具有指导意义。应用本文提出的方法分析FGH95粉末高温合金热等静压过程，理论分析结果与试验数据吻合。

固溶处理对Inconel690合金组织影响

通过研究不同固溶温度对Inconel690合金硬度、晶粒度和析出相的影响,以期确定Inconel690合金固溶工艺.研究结果表明:固溶温度对Incone1690合金硬度有比较明显的影响,而对晶粒度影响很大.温度超过 1070℃时,发生晶粒显著长大现象.从理论计算和扫描电镜分析得出 Inconel690合金中（Fe,Cr,Ni）23C6碳化物的完全溶解温度范围为 1070～1090℃.

超超临界电站用Inconel 740镍基合金的组织稳定性及其改型研究

利用微观组织分析和化学相分析的综合方法研究了超超临界电站锅炉过热器管材用镍基高温合金Inconel 740在服役温度范围长期时效下的组织稳定性,并基于热力学模拟计算对合金的成分进行调整和改型.结果表明:合金的组织不稳定性主要表现在高温时强化相γ′相急剧长大、晶内和晶界η相以及晶界G相的形成;通过调整Al、Ti含量和降低Si含量研制了改型合金,改型合金γ′相的稳定温度得到提高,在750℃和800℃长达5 000 h时效后晶界没有出现η相和G相,表现出良好的组织稳定性.

GH738高温合金长期时效过程中γ'相演变规律

研究了镍基GH738高温合金经两种热处理后分别在550、750、800和850℃下,时效0～4500 h后γ'强化相形貌与硬度性能之间的关联性。结果表明,在长期时效过程中,经两种热处理后,γ'强化相随温度升高和时间延长而长大,但温度比时间影响更明显;γ'相粗化速率随着时效温度的升高和γ'相初始尺寸的增大而增大;γ'相的粗化符合L-S-W熟化理论;长期时效中γ'相的长大初期粗化速率较高;经过550℃长期时效后组织及性能几乎没有变化,表明合金在该温度下具有良好的组织稳定性;同时获得两种热处理后长期时效γ'相长大激活能;两种热处理制度下,时效硬度随温度变化大致呈下降趋势,亚固溶热处理后合金时效硬度明显高于过固溶热处理后的硬度;同时发现在750、800和850℃温度下,随着温度升高合金强化相的数量逐渐降低,从而导致合金强化相体积分数的降低。

控轧控冷工艺参数对60Si2MnA线材中珠光体形态的影响

研究了60Si2MnA线材控轧控冷工艺参数对所析出的珠光体的影响.结果表明:在其他工艺参数相同的情况下,珠光体平均片层间距主要取决于吐丝到集卷过程的冷却,这一过程冷速越快,珠光体平均片层间距越小;珠光体平均片层间距随着吐丝温度或终轧温度的升高呈下降的趋势;终轧后快冷容易出现退化珠光体,并巨其含量随相变区冷速的加快而明显增多;较低的终轧温度使珠光体球团直径明显减小.

新型镍基高温合金在950℃和1000℃的氧化行为

利用热重分析法、XRD 和 SEM(EDX)研究了 1 种新型镍基高温合金在 950℃和 1 000℃的高温氧化行为。合金在 950℃氧化时,氧化增重遵循抛物线规律,表面氧化膜无剥落,在 1 000℃氧化时表面氧化膜出现剥落,仍近似遵循抛物线规律。氧化膜由 Cr2O3,Ni,Co)Cr2O4,TiO2,SiO2和 Al2O3组成,并有内氧化现象发生。合金在 1 000℃的氧化速度比在 950oC 时约高出 1 个数量级。根据氧化膜的组成进一步分析了合金的氧化机理。

NiCrMoNb合金化层对TiAl金属间化合物抗氧化性能的影响

探讨了利用双层辉光等离子渗金属技术(DGPSAT)溅射NiCrMoNb合金化层对TiAl金属间化合物静止空气中高温氧化抗力的影响。结果表明,不处理的TiAl由于TiO2为主的氧化层的剥落抗氧化性能较差,而TiAl-NiCrMoNb合金层由于形成了致密、晶粒细小的富Al2O3层而使TiAl抗氧化性能大大提高。合金层与基体之间存在互扩散,Ni,Cr,Mo,Nb的界面富集导致界面化学性质的很大改变。

新型高温合金700℃时效组织及力学性能

利用微观组织分析和高温力学性能测试方法,研究了1种新型Ni-Cr-Co基高温合金在700℃长期时效过程中的组织稳定性及其一些力学性能。结果表明:试验合金在700℃时效过程中,析出物有MC,M23C6和γ';晶内和晶界碳化物MC和M23C6的稳定性好,γ'的粗化为扩散控制的生长过程;在700℃时效初期,室温硬度变化小,随时效时间的增加而减小,这与γ'的粒度、形貌和分布有关;合金的高温拉伸强度和持久强度比Nimonic263显著提高,且韧塑性好;试验合金在700℃具有稳定的显微组织和较高的高温力学性能。