冷轧变形量和热处理状态对GH4169合金板材组织及硬度的影响

对GH4169合金开展不同变形量的冷轧和热处理实验,分析不同冷轧变形量和随后的不同热处理状态对板材显微组织及硬度的影响。不同冷轧变形量研究结果表明:随着变形量的增加,冷轧板材中的位错密度升高并形成滑移带,织构组织逐渐增强,退火孪晶界逐渐消失,板材硬度随之增大。不同热处理状态研究分析表明:980℃×10 min固溶处理后,变形量小于20%时,板材中仍残留有变形晶粒和位错,随着变形量增加再结晶逐渐发生,晶粒度尺寸逐渐细化,板材硬度随变形量的增加而升高;变形量达到25%以上时,固溶态板材可完成再结晶,变形晶粒和冷作硬化基本消除,板材的硬度降低至未变形的水平并且不随变形量增加而改变;时效热处理后板材中析出γ''和γ'强化相,板材硬度显著高于冷轧态和固溶处理态且硬度基本不受冷轧变形量的影响;GH4169合金在980℃下固溶处理而发生再结晶的冷轧变形量门槛值处于5%~10%范围内,完全再结晶的冷轧变形量门槛值为25%左右。综合考虑实际生产情况,GH4169合金板材优化的制备工艺为冷轧变形量大于25%,相应的固溶处理制度宜选择为980℃×10 min。

K418合金车用增压涡轮热裂倾向性分析及预测

为解决K418合金用于浇注车用增压涡轮时出现的热裂问题,采用有限元模拟软件ProCAST的热弹塑性模型,对不同浇注工艺下K418合金车用增压涡轮的充型和凝固过程进行模拟,通过对温度场、固相分数和应力场模拟结果的分析,预测热裂缺陷的形成倾向,模拟结果与实际情况基本吻合。分析结果表明,涡轮叶稍处产生热裂的根本原因是凝固过程中产生了拉应力,应力值越大,铸件处于热裂敏感区的时间越长,热裂倾向性越大;采用较高的模壳温度和较低的浇注温度有利于降低铸件的热裂倾向。

一次时效温度对新型高强耐蚀GH925合金显微组织和力学性能的影响

为了研究一次时效温度对新型高强耐蚀GH925合金显微组织和力学性能的影响,利用热力学计算软件Thermo-Calc对合金中可能析出的平衡相及相组成进行计算并分析,采用超高分辨率场发射扫描电镜及附带能谱仪、扫描电镜和金相显微镜对合金中的析出相和冲击断口形貌进行观察。结果表明:一次时效温度对GH925合金中σ相和γ′相的析出行为影响显著;一次时效温度升高不仅会促进σ相在晶界上的大量析出并向晶内生长,而且会引起γ′相的粗化,导致合金强度和韧性降低;晶界σ相引起的脆化效应是导致沿晶断裂的根本原因。

K418合金车用增压涡轮熔模铸造过程数值模拟及热裂预测

针对K418合金车用增压涡轮铸件极易出现热裂缺陷的现象,结合工厂实际生产条件,应用ProCAST铸造模拟软件对K418合金车用增压涡轮的充型过程、凝固时间以及凝固过程中的温度场、缩孔缩松形成过程和应力场进行了模拟。基于分析的结果,预测了涡轮中存在的热裂缺陷,模拟结果与实际生产情况吻合良好。分析结果表明,涡轮叶梢处容易产生热裂纹的主要原因是凝固过程中热应力不均引起的。

应变速率对GH690高温合金热变形特性的影响（英文）

为阐明应变速率对GH690高温合金热变形特性的影响,采用Gleeble-3800热力模拟试验机,通过变形温度范围为1000~1200°C、应变速率范围为0.001~10 s^(-1)的等温热压缩实验研究了该合金的热变形行为。结果表明:流变应力对应变速率变化敏感,动态再结晶是主要的软化机制;0.1 s^(-1)是1000°C热变形过程中的临界应变速率。绝热温升使得动态再结晶过程与应变速率密切相关;应变速率对热变形过程中的非连续动态再结晶和连续动态再结晶具有显著影响;孪晶可促进动态再结晶形核,Σ3~n(n=1,2,3)晶界在中等应变速率0.1 s^(-1)条件下含量较低。

新型镍基高温合金GH4282的高温氧化行为

为研究新型镍基高温合金GH4282在800~1200℃空气中的高温氧化行为,采用静态增重法测定其氧化动力学曲线,并采用金相显微镜、X射线衍射仪、扫描电子显微镜和附带能谱以及电子探针分析仪对表面氧化膜组成、结构和形貌及其截面特征进行观察和分析。结果表明:GH4282合金的氧化动力学符合抛物线规律,氧化初期时氧化质量增加较快,随着氧化时间的延长,氧化质量增加逐渐变得缓慢;合金在800℃和900℃为完全抗氧化级;在1000~1200℃为抗氧化级。GH4282合金的氧化膜分为三层:外层是Cr2O3和TiO2的混合层,并含有少量(Ni,Co)Cr2O4复合尖晶石相;中间层是TiO2和Al2O3的混合层;内层是Al2O3氧化层。

汽车增压器涡轮用铸造高温合金热裂研究进展

采用高温合金浇注汽车增压器涡轮时,叶片极易产生热裂,热裂的存在严重影响了铸造高温合金在增压涡轮上的使用。介绍了几种目前国内广泛使用的汽车增压器涡轮用铸造高温合金,对铸件热裂的形成机理进行了综述,重点探讨了铝、钛、碳、锆和铪等元素对铸造高温合金热裂倾向性的影响。综述了合金凝固方式和铸型性质、浇注条件、铸件结构、浇注系统等铸造工艺参数对热裂的影响,并提出了防止热裂产生的措施。

镍铬钼合金在真空熔融CaCl_2-20%CaF_2盐中的腐蚀行为

采用浸没法腐蚀试验分别研究了00Cr16Ni75 Mo2Ti和Hastelloy N两种镍铬钼合金在800℃真空熔融CaCl2-20%CaF2(质量分数)盐中的腐蚀行为。结果表明:两种合金的腐蚀质量损失均随时间的延长而增大,腐蚀速率均随时间的延长而减缓,试验初期Hastelloy N合金的腐蚀速率明显大于00Cr16Ni75 Mo2Ti合金的;两种合金的腐蚀机理均主要为合金元素在熔盐中的选择性脱溶;析出相的不同是导致Hastelloy N合金腐蚀质量损失明显大于00Cr16Ni75 Mo2Ti合金的主要原因。

增压涡轮用镍基高温合金的凝固特性和热裂倾向性(英文)

研究了增压涡轮用镍基高温合金K418和K419的凝固特性和热裂倾向性。同时研究了合金元素的偏析行为和析出相。结果表明,凝固末期多种强枝晶间偏析元素在液相中的偏聚导致K419合金的凝固行为较K418复杂。多种元素在枝晶间剩余液相中的偏聚导致K419合金的液相线极低。K419合金凝固过程中漫长的剩余液相期的存在严重削弱了枝晶间结合力,增加了其热裂倾向性。基于一种热裂敏感区模型提出热裂倾向性系数判据,K419合金的热裂倾向性系数高于K418合金。

纯镍及镍基合金在真空熔融CaCl_2-20%CaF_2中的腐蚀行为

采用浸没腐蚀试验法分别研究了纯镍及Hastelloy C276合金在800℃真空熔融CaCl_2-20%CaF_2(质量分数)混合盐中的腐蚀行为。结果表明,两种试验材料的腐蚀质量损失均随时间的延长而增大,Hastelloy C276合金的腐蚀速率随时间逐渐减缓的程度明显大于纯镍。从腐蚀形貌和元素分布分析了试验材料在该环境中具有不同耐熔盐腐蚀性能的原因,并讨论了材料的腐蚀机理。

Ni-Cr-Mo合金在真空熔盐中的腐蚀动力学行为

采用失重法对真空状态下几种Ni-Cr-Mo合金在熔盐中的腐蚀动力学行为进行了研究。结果表明,合金在真空熔盐中的腐蚀深度随时间延长而加大,腐蚀速率随时间的延长而减小;腐蚀过程主要是Cr和Mo合金元素在熔盐中的脱溶过程,腐蚀造成了合金表面组织的疏松和孔洞,这些孔洞为熔盐的进一步腐蚀提供了通道。

C含量对GH4169合金显微组织及力学性能的影响

为了研究C元素含量对GH4169合金显微组织及力学性能的影响,采用真空感应熔炼、均匀化热处理、锻造和固溶处理得到C质量分数分别为0.025%、0.044%和0.072%的3种GH4169合金,通过热力学计算和差示扫描量热法研究了不同C含量GH4169合金的平衡相析出行为,并结合显微组织观察、X射线衍射相分析和室温拉伸试验,分析了C含量对GH4169合金显微组织、室温拉伸性能和加工硬化指数的影响。结果表明:C含量的增加会促进GH4169合金中MC和M_(23)C_(6)碳化物的析出,富Nb的MC碳化物含量随C含量的增加呈线性趋势增加。C含量的增加会抑制δ相的析出,对γ′相的析出无显著影响。随C含量的增加,固溶态GH4169合金的晶粒得到细化,室温强度升高,断后伸长率降低,加工硬化指数降低,均匀塑性变形能力降低。MC碳化物及其引起的微孔是导致合金室温拉伸断裂的主要原因。

成分与热处理对4J36合金力学和物理性能的影响

采用光学显微镜、扫描电镜、线膨胀系数测试、弹性模量测试、显微硬度测试等方法,研究了4J36合金的成分添加及退火温度对显微组织、线膨胀系数、弹性模量、强度、硬度及塑性等性能的影响。结果表明,试验合金中添加C、Si、Mn总量的增加,有利于提高合金的弹性模量、强度及硬度,但会导致线膨胀系数线性增加。三炉次合金中,C、Si、Mn总量最高的4J36合金能很好地满足工况环境下性能指标要求。随退火温度的升高,奥氏体晶粒逐渐长大,并伴有少量的退火孪晶,合金的塑韧性较锻态显著提高,拉伸断口呈韧性断裂特征。退火处理前的锻态合金组织为单一的奥氏体,但组织均匀性较差。在820~850℃范围内进行退火处理后,合金晶粒组织均匀,综合力学性能优于其他温度下处理的合金。

一种新型Fe-Ni-Cr基高温合金组织特征及平衡相析出热力学研究

采用超高分辨场发射扫描电镜对一种新型Fe-Ni-Cr基合金进行了组织特征观察,并利用热力学计算软件Thermo-Calc对合金中可能析出的平衡相及元素含量变化对合金熔点及各相析出行为影响进行了计算分析。结果表明,C含量的增加可以明显提高MC及M_(23)C_6的析出量和析出温度;Ti作为MC的主要形成元素,其含量增加对MC析出量基本无影响,但可显著扩大MC的析出温度范围;Al、Ti含量的增加均可提高γ′相的析出量和析出温度,Al的影响尤为显著;降低Al或提高Ti含量均会显著提高η相的析出量和析出温度;W作为参与MC形成的元素,其含量增加对于促进MC形成的作用不明显;合金元素Al、Ti、W含量的增加均会降低初熔点,Al和Ti的影响更为明显。

K418合金显微组织及其增压器涡轮叶片热裂的研究

针对K418合金增压器涡轮叶片的热裂问题进行了研究。采用光学显微镜和扫描电镜分析了Al、Ti含量对K418合金显微组织的影响。利用Thermo-Calc热力学软件计算了K418合金中可能析出的平衡相,并分析了Al、Ti含量变化对平衡相的影响。结果表明:Al、Ti含量增加后,K418合金的显微组织发生了明显变化,γ′的尺寸增大且形状多样化,(γ+γ′)共晶增多,导致裂纹优先产生和扩展的部位增多;热裂为枝晶组织断裂,热裂纹在枝晶间产生和扩展;Al、Ti含量的增加均提高了γ′的析出温度和析出量,Al的影响尤为明显;Al、Ti含量增加后,均扩大了合金的有效结晶温度范围,导致涡轮叶片产生热裂。

大尺寸锻件GH690合金的热物理性能和拉伸性能

为获得国产大尺寸锻件GH690合金较为全面的热物理性能和力学性能,采用不同热物理性能测试方法和拉伸试验测定和分析了1 100℃以内GH690合金的热膨胀、热扩散率、热导率、比热容、弹性性能、密度、熔点和拉伸性能。结果表明:在1 100℃以内,GH690合金的热膨胀系数、热扩散率和热导率均随温度的升高而增加,但其弹性模量和剪切模量均随温度升高而减小。用最小二乘法建立了在1 100℃以内GH690合金的线性热膨胀、平均线膨胀系数、热扩散率、热导率、弹性模量、剪切模量与温度之间的函数关系式。合金的抗拉强度和屈服强度均随温度增加而降低,伸长率和断面收缩率随温度升高先增加后降低,在700℃降至最低。

新型镍基高温合金GH4282的热物理性能

为获得GH4282合金在1 100℃以内的热物理性能,采用不同热物理性能测试方法测定和分析了该合金的熔点、热膨胀、热扩散率、热导率、比热容、弹性模量、剪切模量、泊松比。结果表明:在1 100℃以内,GH4282合金的热膨胀系数、热扩散率和热导率均随温度的升高而增加,但其弹性模量和剪切模量均随温度升高而减小。用最小二乘法建立了GH4282合金在1 100℃以内的线性热膨胀、平均线膨胀系数、热扩散率、热导率、比热容、弹性模量、剪切模量、泊松比与温度之间的函数关系式。

镍基高温合金GH4282的凝固和偏析行为

采用差示扫描量热(DSC)分析、显微组织观察和热力学计算相结合的方法对镍基高温合金GH4282的凝固过程和元素偏析行为进行研究,得到了合金的凝固顺序以及元素偏析特征。结果表明,GH4282合金的凝固顺序为:γ基体、MC碳化物以及少量的硼化物。由DSC测得的GH4282合金的固-液相温度范围为1316~1367℃,MC型碳化物的溶解温度为1338℃。热力学计算结果表明,GH4282合金在凝固过程中,C、B、Ti和Mo偏聚于枝晶间,Al偏析于枝晶干,Cr、Fe和Co几乎不发生偏析,这与铸态组织观察到的元素偏析特征是一致的。