N在γ-Ni/γ′-Ni_3Al相界区域的占位趋势与脆化作用

采用第一原理赝势平面波方法研究迹量元素N在γ-Ni/γ′-Ni3Al相界区域的占位趋势及其对相界断裂强度的影响。结果显示:以气态形式存在的N不易掺杂到Ni/Ni3Al相界,而以固态形式存在的N则很容易被掺进Ni/Ni3Al相界;N在Ni/Ni3Al相界中不仅能稳定存在,而且掺杂到八面体间隙比置换其中的基体原子具有更高的形成能力与结构稳定性;N掺杂将削弱Ni/Ni3Al相界的断裂强度,其中尤以间隙位掺杂最为明显。电子结构分析表明:置换型掺杂时,相界断裂强度的降低可归结为Frenkel缺陷导致的掺杂相界层间电子相互作用的减弱;而间隙位掺杂,除了基体原子间电子相互作用因掺杂原子与基体原子间的强相互作用而减弱外,晶格畸变导致的局域弹性应变能增加也是一个重要的原因。

熔体过热处理对Al-4.7%Cu合金定向凝固组织的影响

分别在750、850、950和1 050℃下,研究熔体过热处理对Al-4.7%Cu(质量分数)合金定向凝固组织的影响,利用综合热分析仪测定Al-4.7%Cu合金熔体结构特征及变化过程。结果表明:经过950℃和1 050℃过热处理的一次枝晶间距比在750℃常规过热直接定向凝固的分别减小了31.2%和36.2%;随着熔体过热时间的延长,一次枝晶间距减小,组织越来越细密;但随着低温保持时间的延长,一次枝晶间距增大,组织越来越粗大,表明熔体高温处理对定向凝固组织形态的影响逐渐衰退;熔体过热处理对Al-4.7%Cu合金定向凝固组织有显著影响的原因在于熔体过热处理改变了熔体结构状态。

Ru合金化Ni／Ni3Al相界断裂功的第一原理计算

采用第一原理赝势平面波方法计算了Ru合金化前后γ-Ni/γ′-Ni3Al相界的电子与能态结构,并比较强化元素Ru分别占据不同亚点阵位时对相界断裂强度的影响。结果表明:Ru置换Ni/Ni3Al相界区域中的Ni或Al原子,都可明显提高Ni/Ni3Al相界的断裂强度;尤其以Ru置换γ-Ni/γ′-Ni3Al相界界面层的Al原子时,对相界的强化效果最好。电子态密度与电子密度分布图的分析结果显示:Ru合金化对γ-Ni/γ′-Ni3Al相界的强化可归因于Ru与其最近邻Ni原子间强烈的电子相互作用引起的相界区域层间原子价键强度的增强。

高Cr铸造Ni基高温合金K4648的显微组织

真空感应熔炼高Cr铸造Ni基高温合金K4648,重熔浇注成等轴晶成形试棒。对薄截面试棒和厚截面中柱管浇道进行(1180℃,4h)固溶处理和(1180℃,4h)+(900℃,16h)标准热处理。铸态和热处理态试样通过光学金相、定量金相、扫描电镜及能谱分析和X射线衍射分析确定合金中相的种类、形貌和成分。结果表明:K4648合金铸态组织中主要存在γ基体、初生α相和MC碳化物;初生α相是Ni、Mo和W在Cr中的过饱和固溶体,其中Ni含量(摩尔分数)可达30%以上,本研究中的α相可命名为α-(Cr,Ni);在0.2N载荷下,该α相的维氏显微硬度值为6.3GPa,是一种硬而脆的相;经(1180℃,4h)固溶处理,初生α相和MC碳化物都会回溶,并且转变为M23C6碳化物,M23C6碳化物比初生α相具有更高的Cr含量和更低的Ni含量。固溶处理后特别是在厚截面试样中还残存未转变的α相和MC碳化物。(1180℃,4h)+(900℃,16h)标准热处理后,合金内部广泛析出片状次生α相和γ′-Ni3(Al,Ti,Nb)相,且在晶界区补充析出粒状M23C6碳化物,起到强化合金的作用。

K424合金超温后的显微组织与典型性能

以标准热处理态的K424合金为研究对象,对其进行不同条件的超温热处理(1050~1150℃/2 h+空冷)。对超温后的合金进行975℃/196 MPa条件下的高温持久试验和室温拉伸试验,并对其显微组织和断裂特征进行表征。结果表明:标准热处理后的K424合金经过1050~1150℃超温处理2 h并空冷后,力学性能仅发生轻微降低,其力学性能指标仍明显高于标准规定值。组织表征表明:经过不同温度超温处理并空冷后合金晶粒、晶界和枝晶间γ′相的形貌并未呈现出明显的变化。一次γ′相的立方度提高以及γ通道中二次γ′相析出是合金超温后力学性能仅轻微降低的主要原因。同时,对超温后K424合金的高温和室温断裂机制也进行了讨论。