GH4169合金细晶棒材的连轧工艺及其组织与性能

介绍了最新引进的我国第一套高合金钢连轧生产线及其所生产的GH4169合金φ20-φ55mm热轧细晶棒材的组织与性能。与传统的横列式轧机轧制的同规格棒材相比,该连轧工艺更易于获得晶粒均匀、适量δ相合理分布的细晶棒材;在所研究的规格范围内,晶粒度可稳定控制在10级左右,且工艺更稳定可控。因而,其轧棒具有更优良稳定的综合性能。同时产品尺寸精度和成材率均有较大幅度的提高。

GH4169合金VIM+PESR+VAR三联冶炼工艺及其冶金质量

介绍了GH4169合金508锭的VIM+PESR+VAR三联工艺及其冶金效果和实物质量。结果表明,较之VIM+VAR双联工艺浇铸的电极,三联工艺PESR制作的电极由于没有缩孔、组织致密、纯洁度高,VAR冶炼的工艺稳定性显著提高,且VAR过程中掉块的几率大幅度降低,因而,宏观缺陷的出现率大幅度下降。同时由于PESR良好的脱硫、去氧作用,三联工艺成品锭硫、氧含量显著下降,热塑性也明显改善。此外,纯洁度的提高,势必导致氮化物、碳化物形成核心减少,加之工艺参数稳定性的提高,三联工艺成品材中碳化物分布的均匀性也有所改善。

径锻温度对GH4169合金棒材组织与性能的影响

研究了不同加热温度、终锻温度对GH4169合金Φ130mm径锻棒材组织和性能的影响。结果表明,加热温度和终锻温度过低时,棒材心部虽然获得了细于ASTM11级的晶粒,但表面甚至R/2处会因变形温度低于动态再结晶温度而残留部分原始拉长晶粒;同时δ相大量析出,不利于合金的综合性能。加热温度和终锻温度过高时,因原始晶粒在加热过程中过分长大,在变形过程中难以全部完成动态再结晶而残留部分原始拉长晶粒;同时δ相显著减少,合金的高温综合性能显著下降。在合适的加热温度和终锻温度下,棒材心部获得了均匀的10级晶粒,同时边缘获得了完全再结晶的11级晶粒,各部位δ相差异较小且基本呈颗粒状和短棒状在晶界均匀弥散分布,合金具有良好的低温、高温综合性能。

一种镍基高温合金黑斑缺陷的组织分析及形成机理研究

研究一种镍基高温合金饼坯出现的宏观偏析"黑斑"区域相变行为及析出相的形成特点,并采用热力学相计算手段对合金黑斑区的相变规律和元素的热力学平衡分配进行计算。结果表明,合金中黑斑主要是富Ti的碳化物严重偏析造成。从黑斑的组织特点分析及热力学相计算可以得出,Ti在凝固过程中发生了强烈的枝晶间液态偏聚,同时C也有一定程度的偏聚,这些元素不同程度的液态偏聚行为是造成黑斑相富集的主要原因。

GH4169合金中δ相析出及其对冲击性能影响研究

采用热力计算手段,研究了Nb、Ti两个元素对GH4169合金中δ相析出的影响。结果表明,随着Nb含量增加,δ相全溶温度提高,析出量增加;而Ti元素影响作用与Nb元素正好相反。试验研究了不同固溶温度对于合金冲击性能影响,结果表明,固溶温度越高,合金冲击性能越好。这些试验数据的积累为GH4169合金强韧性实现提供指导。

一种高Mo镍基高温合金碳化物析出及退化转变规律研究

试验研究了一种高Mo镍基高温合金在不同温度下晶界碳化物的析出情况。结果表明,在高于1 000℃保温处理1 h,晶界上析出颗粒状碳化物,主要为富Mo、Ti的M_6C型碳化物;当温度低于1 000℃时,晶界析出棉絮状碳化物,主要为富Cr、Mo的M_(23)C_6型碳化物。另外,试验结果表明,在一定温度下保温处理,MC碳化物会退化转变为M_6C,这主要与合金中Mo含量高有关。

大规格高强高韧GH4169合金棒材研制

本文主要概括了航天发动机关键部件用高强度高韧性GH4169合金棒材的性能特点及制造难点,着重介绍了宝钢特钢有限公司在航天用大规格高强度高韧性GH4169棒材方面开展的研制工作及进展情况。结果表明,宝钢特钢开发的大规格高强度高韧性GH4169合金棒材性能优异,所有指标完全满足设计要求。其中,最新预研的GH4169合金棒材最大规格达到?320mm,满足了发动机零部件大尺寸化要求。

Tensile and high-cycle fatigue properties of spray formed Al10.8Zn2.9Mg1.9Cu alloys after two-stage aging treatment

Based on the investigation of the tensile properties of spray formed ultra-high strength Al10.8Zn2.9Mg1.9Cu alloys, the high-cycle fatigue properties under different theoretical stress concentration factors were investigated, the fatigue fracture surfaces and microstructures were observed, and the fatigue mechanism was discussed. The results indicate that the ultimate tensile strength of spray formed Al10.8Zn2.9Mg1.9Cu alloys can reach up to 730?740 MPa, and the elongation is about 8%?10% under the condition of two-stage aging treatment. For the stress ratio is 0.1, the maximum stress for 107 cycles is over 400 MPa and 120 MPa, when the theoretical stress concentration factor is 1 and 3, respectively.

稀土La对钴基高温合金GH5188在1100℃下空气中氧化行为的影响

研究了La含量对GH5188高温合金在1100℃空气中抗氧化性能的影响,并分析了La的作用机制。结果表明,合金氧化膜主要成份是Cr_(2)O_(3)和MnCr_(2)O_(4),氧化动力学可近似用抛物线规律来描述。适量La的加入有助于合金形成连续、致密且稳定的氧化膜Cr_(2)O_(3),提高了氧化膜与合金基体的粘附性,改善了GH5188高温合金的抗氧化性能。但随着La含量的提高,合金的抗氧化性能会降低,La的最佳含量范围为0.029%~0.060%。

激光功率对铁基合金熔覆层组织及性能的影响

选取5种不同的激光功率(1000、1200、1400、1600和1800 W)在Q235碳素钢表面制备铁基合金熔覆层,利用光学显微镜(OM)、X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、电子背散射衍射(EBSD)技术、显微维氏硬度计和往复摩擦磨损试验机等研究了熔覆层的组织、力学性能和摩擦磨损性能。结果表明:熔覆层组织由枝晶内马氏体、枝晶间铁素体与部分残留奥氏体构成。随着激光功率的增加,熔覆层的厚度与稀释率增加,二次枝晶界面逐渐大量溶解,残留奥氏体量不断降低。当激光功率为1200 W时,熔覆层的平均硬度最高,为606.4 HV0.5,是基材硬度的3.6倍,磨损体积与磨损率最小,表现出良好的耐磨性能。熔覆层磨损机制是磨粒磨损与黏着磨损。

某航天发动机用GH4169合金涡轮锻件的研制

新一代航天发动机用GH4169合金系列转子锻件中,对涡轮盘和涡轮转子锻件的盘部提出了高塑性、高强度和高温性能的要求,对涡轮转子锻件的轴部则提出高室温塑性和低温性能要求。对于高性能涡轮盘,通过利用1300 t径锻机锻造细晶锻坯,然后采用热模锻成形。对于涡轮转子锻件,则在锻造细晶锻坯的基础上,继续锻造变截面模锻坯,最后采用热模锻方法进行成形。锻件经过标准热处理后进行组织和力学性能检测,两锻件均达到了技术条件要求,成功地实现了高性能要求的涡轮盘锻件和具有双组织性能的涡轮转子锻件的锻造。

GH4169合金VIM+PESR+VAR三联冶炼工艺及其冶金质量

介绍了GH4169合金Φ508 mm锭的VIM+PESR+VAR三联工艺及其冶金效果和实物质量。结果表明,较之VIM+VAR双联工艺浇注的电极,三联工艺PESR制作的电极由于没有缩孔、组织致密、纯洁度高,VAR冶炼的工艺稳定性显著提高,且VAR过程中掉块的几率将大幅度降低,因而,宏观缺陷的出现率将大幅度下降。同时由于PESR良好的脱S、去O作用,三联工艺成品锭S、O含量显著下降,热塑性也明显改善。此外,纯洁度的提高,势必导致氮化物、碳化物形成核心减少,加之工艺参数稳定性的提高,三联工艺成品材中碳化物分布的均匀性也有所改善。

电渣重熔全过程的数学模型开发及过程模拟研究

基于多物理场耦合计算,结合电渣重熔(ESR)工艺,开发了应用于ESR全过程数值模拟的数学模型。模型涵盖了熔炼过程的电磁场、流动、传热、熔化及凝固多个物理过程,给出了熔炼过程温度及液相体积分数分布、熔池及糊状区形状尺寸等过程控制所相关的特征信息。利用铸锭温度分布历史,该模型可以计算与铸锭质量密切关联的多种凝固参数信息。该模型可以实现对未知ESR过程的稳态模拟预测,也可以针对实际过程进行熔炼全程(包括模冷阶段)的瞬态模拟分析。模型计算的熔池形状及深度与剖锭分析的结果接近,预测的二次枝晶臂间距分布与枝晶组织分析照片相符合。本模型可应用于过程分析及优化,并为新产品和工艺研发提供重要的技术支撑。

GH4169合金固溶及冷拉过程的微观组织演变行为

利用电子背散射衍射(EBSD)技术研究了GH4169合金固溶和冷拉过程中的微观组织演变规律。结果表明,初始热轧棒材经固溶处理后,边部会出现晶粒异常长大现象,同时由于δ相阻碍晶粒长大的作用,正常晶粒和异常晶粒的尺寸差异不大。固溶处理后小角度晶界会向大角度转变,且边部出现了{111}<112>孪晶。冷拉过程中随着变形量的增大,不同区域的形变差异逐渐减小,当变形量达到30%时,不同区域的形变基本一致。在变形过程中随着位错的增殖,大角度晶界数量逐渐降低,小角度晶界数量逐渐增加。当变形量比较小时,边部的变形方式类似于轧制变形,因此会出现高斯织构和黄铜织构,随着变形量的增大,出现了典型的<111>丝织构,且织构强度也逐渐增加。

GH4169合金铸锭开坯过程的热力耦合有限元模拟

针对GH4169合金工业铸锭开坯过程提出了先镦粗后拔长的工艺,并运用弹塑性有限元法建立了三维热力耦合模型,分析了不同火次、不同变形量时锻件中的温度场、应变场,并预测了缺陷部位。模拟研究结果表明,先镦粗后拔长的开坯工艺用四火可以完成,其第一火先镦粗,第二到第四火拔长。采用这种开坯工艺,能够有效扩大锭坯的均匀变形区,有利于提高合金组织的整体均匀性。

高合金化GH4065镍基变形高温合金点状偏析研究

以真空感应熔炼+电渣重熔+真空自耗重熔三联冶炼GH4065高合金化镍基变形高温合金棒材(直径280 mm)为对象,系统研究了该合金点状偏析的低倍组织、元素分布、第二相及晶粒形貌,分析了典型溶质元素对点状偏析行为的影响,探讨点状偏析的形成规律与机制及控制思路。结果表明,GH4065合金点状偏析主要源于枝晶间富Ti、Nb等元素的熔体密度较小冲破枝晶臂流动形成的通道偏析;锻造后生成较多的板条状η相、块状M_3B_2型硼化物与MC型碳化物。热力学相计算亦证实了点状偏析区较正常组织区域更容易生成η相、M_3B_2和MC。热处理后,与正常组织区域相比,点状偏析中仍存在板条状η相,一次γ′相的尺寸和数量明显增加,二次γ′相尺寸和形貌基本相同但数量减少。分析发现,由于点状偏析区的成分变化使得γ′相回溶温度升高,导致锻造中粗大γ′相阻碍再结晶长大,点状偏析区晶粒尺寸小于正常组织区域。采取前道次冶炼精细化控制、释放电极残余应力、适度降低真空自耗重熔熔化速率、加强真空自耗重熔冷却等措施,可以有效降低点状偏析的形成倾向。

打破国外技术垄断推动我国高温合金产业结构调整升级——国家863计划项目“大尺寸高温合金结构件材料研制及热加工技术”成果

高温合金是航空发动机与燃气轮机制造的关键性结构材料，因合金化程度很高，国际上称其为超级合金（Superalloys）。中国钢研科技集团有限公司（原钢铁研究总院）牵头，联合国内相关单位共同承担了国家863计划新材料技术领域高品质特殊钢核心技术（二期）“大尺寸高温合金结构件材料研制及热加工技术”项目。

熔速对IN718合金真空自耗铸锭组织的影响

以IN718合金&#x03D5;508 mm真空自耗铸锭为研究对象,采用光学显微镜和扫描电镜等研究了低、中和高3种熔速下其低倍、高倍的组织特征。结果表明:不同熔速铸锭两侧枝晶生长方式基本相同,边缘均是细密的柱状枝晶;随着熔速升高熔池明显加深,铸锭两侧对称性变差,柱状晶生长方向与轴向的角度增大,铸锭中心部位组织由柱状晶向等轴晶转化;随熔速升高铸锭中心和R/2部位的二次枝晶间距略有增大,中心部位二次枝晶间距稍大于R/2部位;高熔速的中心和R/2部位二次枝晶干变得粗大,甚至出现互相熔合的现象;不同熔速对铸锭中Laves相析出数量影响不大;而在同一熔速下铸锭Laves相析出数量中心部位多于R/2部位,明显高于边缘部位。

数值模拟电极缩孔对IN718合金电渣重熔过程的影响（英文）

利用自主开发的ESR过程仿真软件,针对直径430 mm的IN718合金铸锭,通过设计不同形状尺寸的电极缩孔,进行电渣重熔过程的数值模拟计算和分析。结果表明,基于电磁场、流场和温度场等多物理场耦合计算自主开发的ESR数学模型及仿真软件,可以用于ESR冶炼全过程数值模拟,模型计算的熔池形状和深度、二次枝晶臂间距分布规律与实际剖锭分析结果接近。电极中存在缩孔改变了电极与渣池的接触面积,从而显著影响渣池的焦耳热和电磁力分布,而缩孔沿电极轴向尺寸的变化对二者分布的影响则很小。在恒熔速条件下,当缩孔半径小于0.025 m时,缩孔对熔炼过程几乎没有影响;当缩孔尺寸继续增大时,渣池温度场和流场发生明显改变,渣池温度逐步升高,中心向下流速相对减弱;电极缩孔尺寸变化对熔池温度场及两相区尺寸影响不明显。缩孔半径尺寸对电流和功率等熔炼参数的影响呈非线性关系,临界变化值约为0.05 m,当缩孔半径低于临界值时,对电流和功率等影响较小;高于临界值时,随着缩孔半径增加,电流和功率显著增加,并且增速不断加快。从工艺过程控制稳定性角度而言,该尺寸电极缩孔半径应控制在0.05 m以下。

三联冶炼IN718合金棒材650℃长期时效后的组织与性能

研究了经标准热处理的真空感应＋电渣重熔＋真空自耗三联工艺冶炼IN718合金细晶250 mm棒材在650℃下长期时效过程中组织和性能的变化。结果表明：时效1000~5000 h后,晶粒度未发生明显变化,但γ″相逐渐粗化,晶界δ相附近的γ″相贫化区逐渐加宽;时效4000 h时,晶内析出部分针状δ相;达5000 h时,在晶内析出魏氏体状δ相;经长期时效后合金室温和650℃拉伸性能变化不明显;合金持久寿命在时效2000 h内亦无明显变化,超过3000 h后,合金持久寿命则明显的降低,5000 h时合金持久寿命降低了近40%;添加的0.010%P元素,能显著降低Nb元素的扩散系数,从而降低强化相γ″相的长大速率,延缓γ″相向δ相转变,有效地抑制了长期时效后合金的拉伸和持久性能的衰减。