时效温度对高钛GH2132合金性能影响的研究

在本研究范围内工业生产炉号的统计数据表明,当Ti>2·21%时,GH2132合金经980℃×1h,油冷+720℃×1h,空冷热处理后,往往出现650℃高温拉伸性能不合格的情况。高温塑性ψ不合格的原因是由于这种高Ti合金在720℃时效时析出的γ′-相[Ni3(Ti,Al)]过多过密,阻碍高温拉伸时晶体滑移和晶粒转动变形所致;720℃时效时高温塑性δ不合格的原因,是在720℃时效时,由于析出了η-相、G-相,消耗了较多的Ti,使γ′-相相对减少,晶界G-相周围γ′-相贫化区的出现,使晶粒易于转动,采取更利于晶内滑移的姿态,同时,在一定应力下试样工作区长度方向上参与变形(拉长)的晶粒数减少,使伸长率减小所致;720℃时效时,个别炉号持久寿命不合格的原因,是由于Ti、Si等元素偏析,导致晶界G-相析出较多,引起其周围γ′-相严重贫化,削弱了晶界,致使合金过早发生断裂所致。当把时效温度降低到700℃后,性能全部合格,是由于在该时效温度下析出的γ′-相和η-、G-等有害相数量减少的缘故。

论GH901合金真空熔炼铸锭中硼的宏观偏析

硼以间隙固溶态和与Mo形成Mo3B2的化合态两种形式存在于GH901合金中。在GH901合金真空熔炼过程中,硼并不挥发,被氧化的可能性也极小。GH901合金真空熔炼铸锭中硼的宏观偏析,是由硼在GH901合金中的三大特点决定的。硼的最大特点是:在氢、硼、碳、氮和氧这样一些典型的间隙元素中它是原子半径最大的一个,具有强烈的微观和宏观偏析倾向。在晶粒尺度的微观范围内,硼强烈向晶界和枝晶间偏聚;在铸锭尺度的宏观范围内,硼具有明显向结构密度较低的晶区偏聚的倾向,因而铸锭外层细晶区由于结构致密,硼含量相对低些,而柱状晶区由于组织致密度稍差,硼的含量相对高些。硼的另一个特点是,具有与Mo形成Mo3B2的很强的化学亲和力,但由于GH901合金中总硼含量少,大部分硼将首先间隙固溶于晶界和树枝晶间界,随后冷却时以二次Mo3B2的形式析出,而以一次Mo3B2的形式在铸锭凝固过程中最后结晶的硼量不很多,因而,铸锭中心的等轴晶区中硼的含量不会太高。硼的第三个特点是在高温下的扩散系数很大,因而铸锭均匀化处理时,随着M3B2的溶解,间隙固溶态硼的数量急剧增加,硼明显地表现出从外层的细晶区向内层的柱状晶区进一步偏聚的倾向。GH901合金真空熔炼铸锭中硼的宏观偏析程度取决于铸锭表面细晶区的厚度和Mo在铸锭截面上分布的均匀程度。因而,真空感应熔炼铸锭中硼的宏观偏析程度主要取决于浇注温度、全熔后的保温温度和保温时间。而真空电弧重熔铸锭中硼的宏观偏析主要与熔池的大小和深度有关,因而主要取决于稳定熔炼电流的大小。铸锭经变形,破碎铸态组织,获得均匀一致的再结晶组织后,由于消除了晶区结构密度差,可使硼在制件截面上的分布趋于均匀一致。

热处理对GH901合金的力学性能和晶粒度组织的影响

通过对GH901合金热处理制度的研究,总结出民用GH901合金采用1070℃×3h,WC+775℃×4h,AC+705℃×24h,AC,热处理方式更为合理。

GH2132合金电渣重熔渣系的研究

通过GH2132合金电渣重熔过程中不同渣系(四元渣系)对Ti影响的试验得知:现用B渣系比以前所用A渣系更为合理;B渣系能有效地控制Ti的含量、提高钢锭的表面质量、减小合金钢锭轴向Ti的成分波动.

热处理制度对GH605合金碳化物组织分布影响研究

试验了GH605合金热处理制度对显微组织(碳化物)的影响,针对碳化物分布情况,通过不同的热处理制度对比,获得可消除条带状分布碳化物组织的最佳固溶温度和时间,按此工艺进行热处理的合金棒材的力学性能指标有足够的富余量,且碳化物组织分布得到显著改善,解决了该合金生产中的难点问题。

GH901合金采用电渣重熔工艺时Ti含量的控制研究

主要讨论了GH901合金采用电渣重熔工艺时,不同Ti含量的母材在电渣重熔过程中经过脱氧剂添加量的调整冶炼出合格的电渣锭,进而得出该合金采用电渣重熔工艺时根据母材Ti含量的不同,添加合理的脱氧剂量。

GH4169合金锻造工艺对晶粒尺寸影响研究

分析了GH4169合金发生晶粒组织不均现象的原因,通过变形量、变形程度、变形速度的分析制定出GH4169合金4500吨压机和18MN精锻机联合锻造工艺,按此工艺所生产的棒材产品满足客户要求的晶粒度细于4级甚至6级要求。

GH2132合金电渣重熔渣系的研究

通过对GH 2 13 2合金电渣重熔过程中Ti成分受不同渣系 (四元渣系 )影响的试验 ,总结出现用渣系B比以前所用渣系A更为合理 ,能有效的控制Ti的化学成分、提高钢锭的表面质量。

基于CALPHAD方法对GH3128合金析出相的热力学模拟计算和应用

采用CALPHAD方法对镍基GH3128合金析出相规律进行研究并对成分优化。研究表明,GH3128主要有害析出相为μ相,其主要化学组成为(NiCr)3(WMo)2。随着W、Mo、Cr含量的升高,导致μ相的析出量增加,但添加17%Cr,将诱导μ相转变为σ相,造成μ相析出量减少。随着C含量增加,不仅碳化物析出量升高,还会导致γ'相析出量减少,但C含量低于0.02%时,在700℃时会促使μ相析出。此外,随着Al、Ti含量增加,虽然γ'相析出量增加,但同样促使σ相析出。通过对GH3128镍基合金成分优化(/%:0.032C,20.10Cr,8.02W,7.92Mo,0.72Al,0.62Ti,0.30Fe,0.005B,0.06Zr,0.05Ce,0.35Mn,0.43Si),可使合金工作温度900℃以上无有害相析出,有害相σ析出量则有所降低。

La 元素对GH5188 合金组织性能的影响研究

本文研究了不同La元素含量对GH5188组织和性能的影响,结果表明:适量La元素可显著细化铸态组织;同时发现,La含量的增加可降低GH5188合金中枝晶偏析程度并改变析出相的析出形态;La对室温拉伸强度和塑性无明显影响,但随着含量增加可显著提高合金的持久寿命。

GH4141合金高温拉伸性能及其损伤行为研究

研究了室温、300℃和500℃环境下GH4141合金的拉伸性能,结果表明,合金高温下的抗拉强度明显低于室温,300℃和500℃拉伸结果表现出锯齿状的应力-应变曲线,并且两种高温环境下的抗拉强度相当。不同温度下断口附近的微观组织表征结果显示裂纹主要在晶界位置产生,无论晶界是否含有粗大MC型碳化物。M_(6)C和M_(23)C_(6)构成的链状碳化物使得晶界具有良好塑性,在断口表面形成大量的韧窝形貌。晶粒内部裂纹的产生与滑移带的形成密切相关,延缓滑移带的产生则归因于间隙元素、替代元素以及γ′强化析出相对位错的钉扎效应。注意到500℃环境下拉伸过程发生了再结晶现象,在粗大晶粒附近形成细小晶粒,并且伴随着少量碳化物,同时沿晶断裂现象明显减弱。然而,室温和300℃环境下的断口特征表现为穿晶和沿晶混合断裂模式,并未发生再结晶现象。

GH5188合金凝固过程动态原位观察研究

利用高温共聚焦激光扫描显微镜对GH5188合金在冷速为10~200℃/min条件下的凝固过程进行动态原位观察,并研究了冷速对GH5188合金凝固过程、凝固组织及析出相的影响。结果表明,GH5188合金的凝固过程为缓慢凝固-快速凝固-缓慢凝固过程,冷速越大,峰值凝固速度越大。冷速影响合金凝固温度,随着冷速的增加,凝固温度逐渐降低,冷速的增加使合金凝固后二次枝晶间距减小,析出相尺寸更均匀细小,有利于减少合金凝固过程的裂纹敏感性,获得了不同冷速下合金二次枝晶间距的预测公式。

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。

优质高强GH2132合金的形变强化和热处理制度研究

本论文主要开展了冷变形和后续热处理对优质高强GH2132合金组织、性能影响的研究,试验结果表明,在面缩率10%~40%范围内均可得到内外性能均匀的冷拉棒;然而随着冷拉变形量的增加,棒材强度和硬度提高,而塑性逐步显著降低;在合理控制冷拉形变强化效果的基础上通过采用直接时效处理的工艺手段可以得到强度达到1100MPa级别而塑性仍然优良的优质GH2132合金棒材。

高强度GH2132合金棒材冷拔工艺的研究

在计算机模拟的基础上，研究了冷变形对优质高强合金GH2132组织、性能的影响，结果表明，在面缩率10％～40％范围内均可得到内外性能均匀的冷拉棒；然而随着冷拉变形量的增加，棒材强度和硬度提高，而塑性逐步显著降低。通过采用合理参数冷拉形变强化后进行时效处理，得到强度达到1100MPa级别而塑性仍然优良的优质GH2132合金棒材。

热处理工艺对一种Ni-Cr-Fe基合金组织和性能的影响

研究了不同热处理工艺对一种Ni-Cr-Fe基合金组织及其力学性能的影响。研究表明,该合金中碳化物的主要存在形式为MC、M6C和M23C6;过高的固溶温度(≥1120℃)易使合金产生混晶,合金强度降低;而过高的一次时效温度和过短的二次时效时间,会使合金强度显著降低以致不能满足技术指标要求;采用合适的热处理工艺(1090℃,WC+850℃×10h+705℃×38h,AC)可使合金获得良好的强韧综合性能。

优质高强GH2132合金冷拔材的研制

通过化学成分优化、冷拉变形量的控制,成功开发出强度达到1100MPa级别而塑性仍然优良的优质GH2132合金冷拔棒材。

抗海洋环境腐蚀低膨胀高温合金GH242的研制

GH242合金是在Ni-Mo-Cr系低膨胀高温合金基础上开发的最新品种,其化学成分及伴生的长程有序反应使之兼有低的热膨胀系数和高温强度特性。针对冶金生产,研究了GH242合金的化学成分控制、确定了合金Mo、Cr等元素的控制范围;研究了真空自耗锭均匀化退火和锻造工艺,有效的优化了合金的晶粒组织;再通过热处理工艺的优化,试制出具有较高高温强度和较低热膨胀系数的GH242合金。

GH3128合金的高温流变行为与组织演变规律

通过对GH3128合金进行热模拟压缩试验,研究了该合金在变形温度950~1150℃、应变速率0.01~10 s^-1及应变量30%~70%条件下的流变特征。通过绘制合金流变应力曲线,并基于Arrhenius模型建立了GH3128合金的本构方程。在此基础上,获取了变形量30%~65%的材料加工图,并结合GH3128合金完全再结晶条件图,明确了合金在高温变形过程中组织演变同塑性变形参数之间关系。此外,通过对碳化物的金相分析,探明了合金在热变形过程中碳化物的演变规律。结果表明:GH3128合金热加工激活能约为305 k J/mol,合理的加工区域为:变形温度1050~1100℃,应变速率0.1 s^-1左右。此时合金内碳化物基本回溶,组织再结晶充分,晶粒尺寸可控制在10μm以下。