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。

GH720Li合金铸锭热加工过程中的组织演变行为

采用扫描电子显微镜和定量显微图像仪分析研究了GH720Li合金铸锭在热加工过程中的组织演变特性。针对高强化难变形高温合金热加工性能差的特点,采用复合包套技术成功完成了GH720Li合金铸锭的轧制开坯。结果表明:采用先进技术提高了GH720Li合金铸锭的热加工塑性,有效改善了合金γ′相组织状态,并析出了多种不同形貌的γ′相,而经过热处理后合金γ′相的大小、数量、形貌及分布状态也发生了变化。

复合包套轧制工艺对难变形高温合金GH720Li组织的影响

研究了复合包套轧制工艺对难变形高温合金GH720Li组织的影响.结果表明:采用复合包套变形可以有效控制合金的轧制温度,减少轧辊与钢锭的摩擦力,改善难变形合金的表面质量及变形组织均匀性,防止轧制过程开裂.随着轧制变形量的增大,铸态GH720Li合金粗大的柱状树枝晶组织充分破碎,热变形后合金轧态晶粒度为ASTM5级,一次γ′相尺寸约为0.46μm,同时消除了低倍粗晶现象.经过热处理后GH720Li合金晶粒度为ASTM4级,改善了强化相γ′相的大小、数量及其分布状态,获得了良好的力学性能.

GH4720Li合金细晶棒材制备的热加工工艺研究

通过合理的热加工工艺获得组织均匀细小的棒材是难变形高温合金GH4720Li研制成功的关键和难点。通过对变形高温合金开坯工艺调研以及在GH4720Li合金MTS热模拟实验和数值模拟基础上,对开坯工艺参数进行了初步确定,据此采用2000t快锻机对406mm的GH4720Li合金铸锭进行了开坯试制,获得的棒材组织均匀、细小,性能优良。实验结果表明,得到的GH4720Li合金开坯工艺参数合理可行。

长期时效对GH4708合金组织和力学性能的影响

研究了GH4708合金在650℃、800℃分别经过100 h5、00 h、1 000 h长期时效处理后组织和力学性能的变化规律。结果表明:经过650℃长期时效后,合金在室温和8 0 0℃下的强度略有升高,塑性略有下降;经过800℃长期时效后,随着时效时间的延长,合金在室温和800℃下的强度、塑性基本没有变化。因此,GH4708合金在650℃、800℃下组织和力学性能基本稳定。

GH4720Li合金中析出相的研究进展

GH4720Li高温合金因其具有良好的高温强度、抗疲劳和抗腐蚀性能以及长期组织稳定性,被广泛应用于高性能航空发动机涡轮盘等转动部件。本文归纳了GH4720Li高温合金中γ'相的作用机理和演变规律,并分析了γ'相与高温性能之间的关联性和γ'相与残余应力的交互影响规律。此外,还综述了GH4720Li高温合金的改型研究进展,展望了未来分区控冷技术和双组织双性能盘制备技术在高温合金中的应用。

GH720Li合金的铸态组织和均匀化工艺

对GH720Li合金的铸态组织及均匀化工艺进行了研究,采用物理化学相分析的方法确定了该合金析出相的类型、数量和γ′相的粒径分布。结果表明:该合金在铸造状态下的析出相是γ′、Ti(C,N)、TiC和M3B2(痕),其中γ′相的质量分数高达34.187%。均匀化的结果表明:GH720Li合金适宜的均匀化温度为1190℃。

U720Li镍基高温合金不同失稳判据的热加工图

在Gleeble-1500D热模拟试验机上对U720Li镍基高温合金进行高温压缩模拟试验.在Gegel提出的动态材料模型（DMM）概念的基础上,分别对Prasad,Gegel,Malas,Murthy,Semiatin几种不同的失稳判据进行综合分析与比较,并结合该合金在高温压缩变形过程中的显微组织演变规律得出以下结论：在温度为950~1 050℃,应变速率为5×10-4~10-1s-1的区域U720Li合金功率耗散率值均大于40%,并且在此区域内变形时该合金没有出现流变失稳现象.因此,该合金在此区域内适合成形加工.

GH742y合金的铸态组织及铸态偏析的改善

研究了GH742y合金铸态组织、强化相的溶解和析出规律、合金相组成、元素偏析及其改善偏析的方法,并采用物理化学相分析的方法确定了该合金析出相的类型、数量和强化相γ′的粒度分布。结果表明:铸态下,GH742y合金中存在γ′、Nb(C,N)及VC(痕量)相。其中γ′相的质量分数高达42.6%。采用1 140℃×40 h以上或1 190℃×24 h的高温均匀化处理后,可以明显减轻枝晶偏析,获得较均匀的组织。

固溶温度对GH742y合金组织及性能的影响

研究了不同固溶温度对GH742y合金组织及性能的影响。结果表明：经1140～1180℃固溶处理后，GH742y合金中一次γ′相全部溶入基体，晶粒度明显长大到3～4级；采用（1040±10）℃×4h，AC＋1140℃×8h。AC＋850℃×6h，AC＋（780±10）℃×（10～16）h的热处理后，获得了均匀细小的γ′相，而且合金的综合性能最佳。

GH4738合金断口附近的组织特征与持久寿命的关联性研究

通过系列高温持久试验,结合光学金相显微镜、扫描电镜组织分析及EBSD分析,研究了GH4738合金持久断口附近晶粒尺寸分布、析出相及断口附近变形特性与持久寿命的关联性。结果表明,GH4738合金持久断口部位纵截面的组织特征与持久断裂的动态过程完全一致,更能反映高温裂纹扩展的过程,纵截面靠近断裂面部位,大都有沿晶界扩展的二次裂纹存在,与持久断口基本以沿晶解理断裂完全一致。对比夹持部位及断裂部位晶界碳化物及晶内γ'相分布,发现两部位晶界碳化物及晶内γ'相的大小、数量均无明显差异,晶界晶内相分布对高温持久性能影响较小。初始晶粒(即持久试样夹持部分晶粒)分布是影响持久寿命的主要原因,初始晶粒尺寸较大,持久变形机制以晶界滑移及晶内协调,因而持久寿命较长;初始晶粒尺寸较小时,持久应变主要集中于晶界,应变集中明显,极易出现裂纹而显著降低合金的持久寿命。

如意钟与真空消失模铸造工艺

我国是钟的发源地之一 ,具有独特的钟文化背景和先进的制造技术 .本文主要介绍辽代钟和真空消失模铸造技术 (EPC)

GH4738高温合金高通量双锥试样设计及晶粒组织演变

在高温合金领域,双锥试样被广泛用于高通量研究热加工工艺与组织关系。针对GH4738高温合金,本文通过有限元分析,设计了一种在压缩过程中具有较小等效应变速率波动的双锥试样,并研究了其对晶粒尺寸的影响及其温度依赖性,进而研究了在变形温度为1000~1160℃、应变速率为2 s^(-1)和14 s^(-1)、工程应变为30%、50%、70%的条件下合金的晶粒演变。结果表明:等效应变速率的波动会影响变形后合金的晶粒尺寸,并且具有变形温度依赖性。所设计的双锥试样有利于精确研究等效应变与晶粒组织关系。热压缩实验表明,合金的软化以非连续动态再结晶为主,热加工窗口为变形温度1030~1080℃、应变速率14 s^(-1)、工程应变50%~70%。

真空粉末锻造成型FGH95合金的流变行为和组织演变

利用Gleeble-3800热模拟试验机对真空粉末锻造成型FGH95合金的高温变形行为进行研究,在变形温度为1090~1170℃、应变速率为0.01~10 s^(−1)条件下进行热压缩实验,得到相应条件下流变应力-应变曲线,采用EBSD分析变形条件对真空粉末锻造成型FGH95合金微观组织演变的影响。在考虑温度、应变速率、应变量对合金流变行为的影响后,选择Arrhenius方程建立真空粉末锻造成型FGH95合金的本构模型,得出真空粉末锻造成型FGH95合金的材料参数,拟合出材料参数和应变量之间的关系并对得出的本构方程进行验证。结果表明:采用真空粉末锻造成形工艺制备的FGH95合金,在热变形过程中的流变应力随着温度的升高而减小,随着应变速率的升高而升高。变形后组织内的再结晶晶粒的尺寸随着温度的升高而减小,随着应变速率的降低而增大。经过计算得出变形激活能Q为685.7787 kJ·mol^(−1),真空粉末锻造成型FGH95合金流变应力的预测值和实验值的误差为6.33%,预测值和实验值吻合较好。

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。

GH4720Li镍基合金混晶组织对高温持久性能的影响

GH4720Li镍基合金具有优良的高温力学性能,被广泛地用于制造航空发动机热端部件。在实际生产过程中GH4720Li合金容易得到含有局部粗晶的混晶组织。利用高温持久实验和扫描电子显微镜技术,研究了680℃/830 MPa与730℃/530 MPa条件下混晶组织对GH4720Li合金持久性能的影响规律,结果表明680℃/830 MPa条件下合金的持久失效机制以晶内位错运动为主,持久寿命随着粗晶数量增加而缩短。混晶中的粗晶含量相同时,晶界滑移机制也会起到一定作用,粗晶尺寸增大可以有效延长持久寿命。730℃/530 MPa条件下合金的持久失效机制以晶界滑移机制为主,持久寿命随着粗晶数量增加而延长。混晶中的粗晶含量相同时,持久寿命随着粗晶尺寸增大而缩短。

ϕ690 mm大尺寸GH4738合金真空自耗重熔数值模拟与工业试验

为探究大尺寸高温合金真空自耗重熔工艺,提高铸锭均质化、洁净化水平,采用数值模拟与工业试验相结合的方法,研究了ϕ690 mm锭型GH4738合金真空自耗重熔过程熔池演变、凝固特征以及夹杂物分布规律。结果表明,随着熔炼的进行,模拟的熔池由“浅平”形逐渐向“浅U”形转变,熔炼500 min后,熔池逐渐趋于稳定,冶炼过程最大熔池深度和糊状区宽度分别为200.88、72.38 mm。稳定熔炼期间,铸锭表面和中心的冷却速率分别为0.126、0.009 K/s,高度超过0.4 m后,铸锭冷却速率基本维持稳定。模拟了6种粒径的夹杂物在熔池中的运动轨迹,>20μm的夹杂物在熔池内作螺旋运动,大部分在熔池表面与铸锭侧壁接触面被捕获,≤10μm的夹杂物进入熔池后沿熔池底部向内运动,最终停留在铸锭内部,与工业铸锭检测值基本一致。

稳定化处理对优质GH738合金组织及力学性能的影响

采用光学显微镜、扫描电镜和力学性能测试等研究了稳定化处理对优质GH738合金组织及力学性能的影响。结果表明,稳定化温度对优质GH738合金的组织和强度影响不显著,845℃及以下时,随稳定化温度的升高,优质GH738合金的强度和持久寿命略微升高,主要原因在于二次γ′相的尺寸随稳定化温度的升高逐渐长大,一次γ′相尺寸基本不变,二者含量随稳定化温度的升高变化不明显;与稳定化温度相比,稳定化处理时间对优质GH738合金组织和性能的影响作用更加显著,随稳定化时间延长,两种γ′相的尺寸均缓慢长大,而合金强度先升高后降低。不同稳定化处理条件下优质GH738合金的力学性能变化的本质是一次及二次γ′相的尺寸、分布及其与位错的交互作用所致。

淬火转移时间对油淬热处理FGH4095合金制件组织与力学性能的影响

采用不同淬火转移时间对热等静压+挤压+等温锻造工艺制备的FGH4095合金进行固溶淬火处理,并对处理后的合金进行显微组织分析与力学性能测试。结果表明,淬火转移时间对合金的晶粒组织、一次γ′相和三次γ′相的影响不大,但会影响二次γ′相的尺寸分布。淬火转移时间30 s的FGH4095合金二次γ′相的平均尺寸为142.9 nm,淬火转移时间40 s的FGH4095合金二次γ′相的平均尺寸为161 nm。淬火转移时间越短,合金的淬火冷速越快,析出的二次γ′相平均尺寸越细小。淬火转移时间30 s的FGH4095合金室温屈服强度优于淬火转移时间40 s的FGH4095合金,室温抗拉强度二者相近;淬火转移时间30 s的FGH4095合金的650℃屈服强度、抗拉强度、持久寿命以及持久塑性均高于淬火转移时间40 s的FGH4095合金。淬火转移时间越短,合金中二次γ′相的数量越多,尺寸越小,阻碍位错运动的临界剪切应力越高,使得合金的拉伸强度更高,持久寿命更长。

长期时效对GH4738合金组织性能的影响

采用光学显微镜和扫描电镜研究了650和700℃长期时效对GH4738合金组织以及γ′相的影响,并测试了其长期时效后的室温、高温、冲击及持久性能。结果表明:650℃时效时,随着时效时间增加,合金的室温、高温强度变化较小,持久断裂时间先降低后增加;700℃时效时,室温、高温强度以及持久断裂时间随着时效时间增加逐渐降低;650和700℃长时时效时合金的冲击性能变化较小,晶粒尺寸、γ′相形貌变化也较小,但随着时效时间增加,二次γ′相尺寸逐渐增大、含量逐渐降低;通过建立不同时效温度和时效时间条件下的强化模型,揭示了长期时效过程中一次γ′相对合金的强度影响较小,基体强度以及持久断裂时间的降低主要源于二次γ′相的粗化、溶解。