新型热处理方法制备超高强度Inconel 718合金

为改善Inconel718合金的组织并优化性能,提出一种980℃,1 min高温超短退火和随后的双时效相结合的新型热处理方法。结果表明,超短退火处理产生了部分再结晶组织,KAM图表明即使在变形晶粒中也形成了再结晶晶核。因此,高温超短退火克服了再结晶势垒,使得后续的再结晶过程可以在较低温度的时效处理过程中完成,从而获得了均匀细化的组织(~3.59μm)。980-1min-aged样品具有优异的拉伸性能,室温极限强度和总伸长率分别为1600 MPa和19%。650℃热拉伸条件下的极限强度和伸长率分别约为1350 MPa和26%。因此,高温超短退火能有效提高Inconel718合金的性能。

通过控制δ相以优化IN718合金锻件的组织和性能

在试验研究工作的基础上,提出了通过控制δ相获得细晶组织的IN718合金锻件的锤上锻造工艺(以下简称细晶锻造工艺)。通过光学金相检验,室温和65 0℃拉伸试验,65 0℃光滑和缺口持久试验研究了细晶锻造工艺对IN718合金锻件的组组和性能的影响。试验结果表明,所提出的工艺可获得晶粒尺寸11μm (ASTM 10级)以下,且晶粒组织均匀的IN718合金锻件。锻件的力学性能指标能达到,甚至超过DA锻造工艺生产的IN718合金锻件的水平。上述结果是由于,所提出的锻造工艺要求在终锻工序之前,坯料在90 0℃保温4h ,即进行所谓中间热处理,以使δ相适当析出,形成魏氏体组织。这种组织,一方面,保证终锻后锻件的晶粒细小而均匀,从而达到要求的强度指标;另一方面,使δ相在终锻后直接时效过程中在晶界上呈不连续的颗粒或短棒状分布,从而使锻件的持久性能满足技术条件的要求。

双时效工艺对SLM成形GH4169合金组织与拉伸性能的影响

研究了不同双时效热处理工艺(一级时效温度为720、770和820℃及时间为1、2、4、8、16和32 h,二级时效温度为620℃及时间为8 h)对激光选区熔化成形的GH4169合金显微组织和力学性能的影响。结果表明:当合金在720℃时效时,晶内γ″相不断析出和长大,当时效时间小于16 h时,晶界处的δ相在形状和数量上均保持不变,当时效时间达到32 h,晶界上的δ相从短棒状转变为长针状,晶内γ″相大量转变为δ相。在770和820℃时效时组织演变与720℃时效类似,但是γ″相向δ相大量转变的起始时间分别提前到了4 h和2 h。不同温度时效处理的试样显微硬度随着时效时间的增加均表现出先增加后降低的趋势。在720℃时效16 h后,合金的硬度达到峰值,为485.6 HV5,而在770和820℃分别时效4 h和2 h后,合金的硬度达到峰值,分别为472.3和458.1 HV5。650℃拉伸性能测试结果表明第一阶段时效工艺分别为720℃×16 h,770℃×4 h,820℃×2 h的合金试样的抗拉强度分别为1201、1185和1053 MPa。合金的最佳双时效工艺为720℃时效16 h后炉冷2 h至620℃并保温8 h后空冷。

δ时效处理对激光增材修复Inconel 718合金组织与性能的影响

采用激光增材修复技术和Inconel 718球形粉末对预制凹槽的Inconel 718合金进行逐层修复,然后在800℃下进行不同时间(4,8,16,32 h)的δ时效处理,研究了时效时间对修复层组织和性能的影响。结果表明:随着时效时间延长,修复层中的Laves相和强化相γ″相逐渐消失,而δ相通过切变的方式在γ″相密排面层错的基础上形核并长大。修复区中的δ相在残余Laves相周围呈细针状析出,并随着时效时间的延长而变大;而母材中的δ相优先在晶界处形核长大,最终在晶粒内以平行式生长。虽然时效处理能够有效提高修复区及母材的显微硬度及抗拉强度,但随着时效时间的持续增加,硬度及力学性能均呈现下降的趋势;修复区及母材的显微硬度在时效4 h时分别达到最高值361 HV和465 HV,之后随着时效时间的延长而逐渐下降;不同时效处理后的修复件的拉伸断裂部位均位于修复区,断口整齐,呈典型的脆性断裂。

轧后冷却和固溶处理对IN718合金组织和性能的影响

IN718合金作为航空、航天、核能、石油领域大量应用的关键材料,其晶粒尺寸与δ相分布会严重影响产品最终性能。在该合金热轧结束后采用轧后空冷＋离线固溶、轧后水冷＋离线固溶、轧后在线固溶3种冷却和固溶处理工艺,观察晶粒大小与δ相的析出情况以及力学性能测试。结果表明,在3种工艺下δ相在晶界上均呈不连续的颗粒状或短棒状分布,但在线固溶处理后材料的晶粒尺寸与δ相析出数量适中,高温持久性能较水冷＋固溶工艺提高了26%,室温和高温下的伸长率较空冷＋固溶工艺分别提高了17%和6%,综合力学性能优异,是最佳的轧后处理方式。