不同晶粒尺寸FGH96合金热处理冷速研究

在满足性能前提下,获取热处理工艺参数边界对优化FGH96涡轮盘性能意义重大,尤其是某一晶粒尺寸的FGH96合金在满足性能要求的前提下所需的最慢冷速边界。对不同晶粒尺寸、不同冷却速率的FGH96试样室温、650℃以及750℃的拉伸性能进行了研究,并对微观组织进行了观察。结果显示,和合金成分、晶粒尺寸、γ′尺寸和体积分数相关的多机制强化模型与实验测试结果吻合性好。利用该模型得到了最慢冷速与晶粒尺寸的匹配关系:当最慢冷速为55℃/min时,晶粒尺寸需小于14μm;当最慢冷速为72℃/min时,晶粒尺寸需小于16.8μm;当最慢冷速为81℃/min时,晶粒尺寸需小于20μm。最慢冷速边界值与晶粒尺寸关系可为通过数值模拟指导热处理工艺的制定提供判据。

Mo和Re对含Ru新型单晶高温合金组织稳定性的影响

制备名义成分分别含0.4%Mo-6.4%Re、2.8%Mo-6.4%Re和0.4%Mo-6.7%Re的3种新型镍基单晶高温合金。分析合金经过热处理后的元素分配配比,经过1100℃,0~1000 h的热暴露后的γ′相演化、拓扑密排相(TCP)析出规律。结果表明,Re含量的微量增加和Mo含量的大幅增加会明显增加各元素在枝晶干和枝晶间、γ/γ′两相间的偏聚,低扩散元素Re等在枝晶干和γ相的偏析降低了热暴露过程中γ′相的粗化速率。Re的微量增加,促进P相析出数量增多,但P相的长大受到一定限制,原因是Re促进P相形成元素Re、W和Ru在枝晶干的偏聚,促进P相形核,使P相数量增多,但大量析出的P相互相接触交叉,反而降低了长大速率。Mo含量的大幅增加,使得在1100℃长时热暴露过程中同时存在μ相和P相,且μ相优先析出,数量多,尺寸大,而P相析出时间延迟,数量少,尺寸小,原因是Mo促进μ相的主要组成元素Re、W、Mo在枝晶干的偏聚,尤其是Mo含量的提高,促进μ相优先析出,随着μ相形成元素的消耗,以及P相在1100℃下更稳定,促使P相在μ相之后析出。

定向凝固高温合金组织演变对持久性能的影响

对比研究了定向凝固高温合金GTD111以及自主设计合金WZ-D2的铸态、热处理态和经980℃/190 MPa持久拉伸后的γ’相、碳化物以及拓普密排(TCP)有害相析出的特征演变及其对持久性能的影响。结果表明:WZ-D2的铸态共晶尺寸和数量均显著小于GTD111;热处理态WZ-D2的γ’相面积分数明显高于GTD111,且立方度略高于后者。GTD111中碳化物的形貌多呈现汉字型,且更易分解。在900℃以上温度,GTD111的持久寿命远小于WZ-D2,这与2种合金中共晶相数量和尺寸、碳化物的分解、γ’相的演化密切相关。

热等静压对激光选区熔化制备高温合金的影响

采用一种氩气雾化制得的新型镍基高温合金粉末,通过激光选区熔化(SLM)方法制备样品,其中激光功率为315 W,扫描速率为750 mm·s^(-1),用扫描电镜分析其横截面及纵截面组织特征;然后进行1 200℃/150 MPa/4 h的热等静压处理,随后进行固溶及时效处理,分别在650和850℃下进行拉伸试验,并分析组织及断口微观形貌;探讨热等静压和热处理分别对组织及性能的影响。结果表明,该粉末SLM工艺成形性能好,裂纹及孔洞等缺陷少,HIP处理后SLM试样内部的微裂纹得到修复,组织形貌发生改变,晶粒得到细化,且晶粒内部和晶界上析出较多MC相;HIP处理后合金高温力学性能大幅提升,其中850℃下断裂强度提升36%,达到912 MPa,伸长率提升125%,达到12.6%。该镍基粉末高温合金材料及"SLM+HIP"工艺有望应用于850℃下复杂形状的关键承载部件。