低膨胀高温合金GH909再结晶研究

采用X射线衍射和金相显微组织分析技术 ,研究了低膨胀高温合金GH90 9再结晶的开始与终了温度。结果表明 :GH90 9合金再结晶的开始与终了温度分别为 91 5℃和 980℃ ,995℃后再结晶晶粒开始长大 。

硅在GH907低膨胀高温合金中的分布及对析出相的影响

研究了微量硅元素在GH907低膨胀高温合金中的存在形式、分布特征及对第二相析出的影响。结果表明,硅促进合金中Laves、G相沿晶界析出,细化晶内ε相并增加其数量,使晶界ε相的形貌由连续分布的薄片状改变为离散分布的小块;第二相中的硅含量远高于合金平均硅含量;晶界上硅含量比晶内高数倍并随时效时间延长进一步富集。

长期时效对低膨胀高温合金GH783组织与性能的影响

研究了750℃长期时效对GH783组织与性能的影响。测试了合金的力学性能,并采用光学显微镜和扫描电镜对合金的组织进行了分析。结果表明:GH783合金在750℃长期时效过程中,随着时效时间的延长,γ′相尺寸长大比较明显;β相析出增多;合金的强度和持久寿命有所下降,而延伸率和断面收缩率有所提高。

GH242低膨胀抗氧化高温合金焊接工艺及性能研究

GH242合金具有高强度、低膨胀系数、高抗氧化能力和稳定的弹性模量,是提高航空发动机热效率、推重比和降低油耗率的关键功能结构材料。针对GH242合金板材,研究了该合金采用钨极氩弧焊工艺,并对其焊接接头组织性及力学能进行评价。研究发现,焊接后焊缝主要由长条状树枝晶、针状树枝晶和等轴晶组成,经固溶时效后枝晶形貌消失;焊缝维氏硬度与母材的相当,但在固溶时效后硬度明显提高,说明热处理后焊接接头强度提高。差热分析显示,焊态试样在700℃和813.5℃时发生相变,这也是导致接头高温拉伸性能低的原因。

稀土元素钇对低膨胀合金GH909组织和性能的影响

研究了稀土元素钇对低膨胀合金GH909组织和性能的影响.结果表明,加入适量的钇可改善合金的塑性和持久性能,提高合金600℃下的抗氧化性能;但是,对合金热膨胀系数的影响不明显.扫描电镜和能谱分析证明,随着钇含量的增加,合金中的晶界析出相增多,且有细化和球化的倾向,同时出现富钇相.抗氧化试验结果表明,含钇合金的氧化膜在合金上的附着力很强,氧化皮很少剥落,这有利于提高合金的抗氧化性能.不过,钇含量超过0.019%时,对合金的抗氧化性能和持久性能有不利影响.

低膨胀高温合金的发展及在航空航天业的应用

回顾了低膨胀高温合金的发展历史。“因瓦效应”和“时效硬化”现象的发现奠定了低膨胀高温合金发展的基础。20世纪70年代航空航天事业的迅猛发展以及能源危机的爆发为低膨胀高温合金在航空航天业的实际应用提供了宝贵的契机,最早的商用Fe-NiCo(IN9××)系列合金,经过用Nb、Ti强化,去Al,加Si等一系列成分上的变化,显著改善其应力加速晶界氧化脆性(SAGBO性能),从此低膨胀高温合金在航空航天领域得到大量应用。为改善此类合金的抗氧化和降低裂纹扩展速率等性能,又进行了新合金系的研究,即以Inconel 783合金为代表的 Fe-Ni-Co-Al-Cr系合金和以Haynes 242合金为代表的Ni-Mo-Cr系合金的研究,这些合金在750℃仍能达到完全抗氧化,为新一代飞机发动机的发展提供了优质材料。

GH4169镍基高温合金的高温低周疲劳性能

对国产GH4169镍基高温合金进行了总应变控制的高温低周疲劳试验,研究了其疲劳性能,分析了断口形貌。结果表明:试验合金具有较好的高温低周疲劳性能,与进口Inconel 718镍基合金的相近,但在较低的总应变范围下比Inconel 718合金的疲劳寿命要低;该合金在不同总应变范围下都表现出明显的循环软化行为;合金试样的疲劳断口呈多裂纹源性,疲劳源数量随总应变范围的降低和疲劳寿命的延长而减少;疲劳裂纹都萌生于表面,穿晶扩展到一定径向深度时,会出现沿晶扩展特征。

不同应变比下GH3030合金的高温低周疲劳行为

对镍基高温合金GH3030在600℃进行了总应变控制的低周疲劳(LCF)试验,对不同应变比(-1和0.1)下的应力-应变滞后回线、循环应力响应、应变寿命关系及低周疲劳断口形貌进行了研究。结果表明:在高应变水平时,试验合金表现为明显的循环硬化现象,在低应变水平下,则表现先软化后硬化的现象;在不同的应变比下,应力-应变滞后回线的形状比较接近,同一应变水平下疲劳寿命差别不明显,疲劳断口裂纹扩展区均可见轮胎花样特征。

微量元素对低膨胀Fe-Ni基高温合金抗氧化性能的影响

为了保持低的膨胀系数，低膨胀ＧＨ９０９合金中不含Ｃｒ，导致合金的抗氧化性能较差为了解决这一问题，在ＧＨ９０９合金的基础上调整成分，加入少量Ｃｒ和稀土元素Ｙ与Ｌａ等，并提高Ｃｏ／（Ｃｏ＋Ｎｉ）比例，使合金在膨胀系数基本未变的情况下，抗氧化性能得到较明显的改善用Ｘ射线衍射、金相显微镜、扫描电镜等检查了合金的氧化层，发现ＧＨ９０９合金氧化层很厚，其主要成分为Ｆｅ_３Ｏ_４， Ｆｅ_３Ｏ_２等，氧化层组织较疏松，有内氧化现象加入Ｃｒ和稀土元素的合金氧化层较薄，氧化层主要成分还有Ｃｒ_２Ｏ_３等，氧化层组织致密，未见内氧化。温度愈高，Ｃｒ和稀土的有益效果愈明显，它们有效地抑制了氧的扩散。

GH586合金的高温低周疲劳特征

研究了GH586合金750℃的低周疲劳性能,并对疲劳机制进行了分析讨论。结果表明:GH586合金具有很高的抗高温低周疲劳性能,疲劳裂纹产生于合金表面。

析出相在 GH907 低膨胀合金中的作用

研究了析出相对Ｇ９０７合金持久性能的影响。采用特定的热处理制度得到以某一析出相为主的显微组织。经性能测试后发现，γ′为合金提供良好的瞬时强度，但单一γ′强化相不能使合金得到满意的持久性能；Ｌａｖｅｓ相对合金的性能没有明显的益处；ε相使合金持久寿命大幅度提高，并消除了缺口敏感性。本文在应用主平面应力法的基础上，提出了一种模型对此做了满意的分析。

低膨胀高温合金焊缝金属凝固行为的模拟预测

为研究低膨胀高温合金的焊缝结晶裂纹倾向,利用改进的M F模型进行焊接凝固过程溶质再分布的模拟。自行编制了QBasic程序,利用该程序计算了三种低膨胀高温合金焊缝的凝固反应顺序和形成共晶组分的种类与数量。结果表明,GH903和GH907合金在初始凝固后首先发生L→(γ+NbC)共晶反应,然后以次共晶反应L→(γ+Laves)结束凝固,最终凝固组分由γ/NbC和γ/Laves两类共晶组分构成。而GH909合金在初始凝固后只发生L→(γ+Laves)反应,且最终γ/Laves共晶生成量大,因此结晶裂纹敏感性高于GH903和GH907合金。改变碳含量能够影响GH909合金的凝固路径,但是仅靠提高碳含量改善焊接性的作用有限。

镍基高温合金GH4049的高温低周疲劳行为

研究了锻造镍基高温合金在500～800℃温度范围内的循环应力响应和疲劳寿命行为.结果表明,在各种温度和较高应变幅下,合金均呈现循环硬化;在相同应变范围下,合金的疲劳寿命随着试验温度的升高而降低.此外,利用扫描电子显微镜对疲劳试样的断口进行了分析.

低膨胀IN909合金650℃的氧化行为

IN909低膨胀高温合金具有较低的热膨胀系数和高的综合力学性能,但由于合金不含Cr,其抗氧化性能较差,因此,在高温使用时需采用氧化涂层.为进一步提高合金的抗氧化性能,采用扫描电镜(SEM)和能谱分析(EDX)方法,研究了低膨胀IN909合金在650℃的氧化行为,结果显示IN909合金的氧化质量增加分段遵循抛物线规律,氧化由晶界开始,形成Nb、Ti、Si等元素的晶界氧化物;Fe置换氧化物中的Nb、Ti、Si,形成外层Fe的氧化物.氧化过程中,Fe由基体向合金表面扩散,Nb和Ti由氧化过渡层向基体扩散.Nb和Ti在基体前沿的富集形成ε相大量析出的薄层,可有效地阻碍Fe元素的进一步扩散,降低氧化速率.

超超临界汽轮机用低膨胀高温合金

介绍了超超临界汽轮机用低膨胀高温合金的国内外研究情况。通过分析合金元素、γ′相含量、γ′相中Al/Ti比等因素对合金热膨胀系数、高温性能以及锻造等工艺性能的影响,介绍了国内外超超临界汽轮机用低膨胀高温合金的各项性能,比如合金组织、物理性能、拉伸性能、蠕变持久性能、抗氧化腐蚀性能、长时组织稳定等等,为我国高参数汽轮机用低膨胀高温合金材料的研发提出了建议。

低膨胀高温合金焊接性的研究现状

从焊接热裂纹的形成机理、影响因素及防止措施等多个方面系统地介绍了低膨胀高温合金焊接性的研究现状 ,并指出将焊接性试验、微观组织分析和数值模拟相结合 ,才能从冶金和力学两方面更清楚地揭示低膨胀高温合金焊接裂纹的形成机理及各种因素的影响 ,为最终制定合理的焊接工艺并有效防止焊接裂纹提供理论上的指导。

低膨胀高温合金膨胀系数的物理表征

测定了低膨胀高温合金的膨胀系数和饱和磁化强度随温度变化的曲线，并将实验结果与普通的高温合金及低膨胀合金进行了比较。提高低膨胀高温合金的低膨胀特性及使用的最高温度，应通过各种手段使合金具有一定的饱和磁化强度，但并非越高越好，同时应尽量减缓其随温度升高而降低的速度，并提高合金的居里点温度。导致合金低膨胀的原因之一是在正常的热膨胀过程中叠加了磁性行为的变化。

GH586合金高温下低周疲劳断裂行为

研究了GH586合金在750℃下的低周疲劳性能,并对疲劳断口进行了电镜观察和分析.结果表明:GH586合金低周疲劳裂纹源主要在合金表面形成,而且容易形成多个裂纹源;合金断裂存在脆性,断裂形式主要为晶间断裂.

低膨胀高温合金抗氧化性能预测的研究

通过测定六种不同成分的低膨胀高温合金氧化增重曲线， 提出合金元素作用系数的概念， 利用分析得到的合金元素作用系数对实验合金的氧化增重进行预测计算，其结果与实验结果吻合得很好。利用合金元素作用系数的概念和本研究所提出的方法可对低膨胀高温合金的氧化增重提供预测计算， 借此可减少研究低膨胀高温合金氧化特性的试验工作量， 为今后低膨胀高温合金的发展打下了基础。

硅对低膨胀高温合金组织和持久性能的影响

研究了硅对Ｆｅ－Ｎｉ－Ｃｏ基高强度低膨胀高温合金组织和持久性能的影响。探讨了硅提高合金持久性能、消除持久缺口敏感性的机理。结果表明，硅细化晶粒、提高持久塑性。硅促进ε、Ｌａｖｅｓ和Ｇ相的析出，使ε相由六方结构转变为正交结构，使晶界ε相由连续的薄膜分布转变成分散的块状甚至球状。硅减小γ′相点阵常数及与基体的错配度，提高了γ′的稳定性。