改型低膨胀Thermo-Span高温合金650℃的氧化行为

改型低膨胀Thermo-Span高温合金具有较低的热膨胀系数,通过减少Cr增加Al和加入微量B,显著提高了合金的综合力学性能。采用扫描电镜(SEM)和能谱分析(EDAX)方法,研究改型低膨胀Thermo-Span合金在650℃的氧化机理,结果显示改型合金晶界析出含B化物,并促进晶界相析出,标准合金650℃氧化100h表面除有较多的Fe、Co氧化物还有大量的Fe氧化物生成,而改型合金表面氧化物主要为Fe、Co氧化物,改型合金次表层Cr和Al富集,使氧化速率降低,合金保持高的抗氧化性能。

高温长期时效对改型低膨胀Thermo-Span合金热稳定性和性能的影响

研究了高温时效对标准和改型Thermo-Span合金组织和持久性能的影响,在650℃时效1000 h,标准合金的晶内与晶界Laves析出相均发生了粗化,而改型合金的析出相形貌没有改变,当时效温度增高到680℃时,标准合金在时效500 h时,合金的析出相已经发生了严重的粗化,Laves相的形态由圆粒状变成条状,而改型合金的析出相没有变化,当时效到1000 h后,标准合金析出相已经完全粗化,析出相几乎布满了整个晶内,而改型合金晶界只有少量析出相开始发生粗化,经650℃时效1000 h后,改型合金具有较好的组织热稳定性,合金650℃/600 MPa的持久性能比标准合金高109 h。

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。

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。

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。

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 。

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。

P的分布形态对-种低膨胀高温合金持久性能的影响

制备不同P、Al、Cr含量的Thermo-Span合金,研究了磷对其持久性能的影响.结果表明,在1093℃固溶处理后,一种含磷相在合金的晶界和晶内析出;在1160℃固溶处理后,晶界上的含磷相消失,但是仍有少量在晶内析出.磷对合金持久性能的影响决定于其存在状态.当磷局部过度偏析而导致含磷相析出时,合金的持久寿命显著降低;当磷以原子态在局部适度偏聚时,合金的持久寿命显著提高.

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。

P对低膨胀Thermo-Span合金650℃氧化行为的影响

利用热重分析法(TG)和扫描电子显微镜(SEM)研究了微量元素P对Thermo-Span合金650℃氧化行为的影响。结果表明,氧化增重遵循抛物线规律,氧化层分两部分,包括氧化外层和氧化过渡层。外层富Fe,Co,O元素,氧化过渡层富Nb,Al,Cr,O等元素,Fe,Co,O含量降低。0.001%磷合金表层氧化物主要为针状的Fe,Co氧化物,而0.023%磷含量合金表层氧化物则大部分为块状Co的氧化物,随磷含量增加,表层Fe元素含量降低。0.023%磷阻碍Fe元素向外迁移及氧的向内扩散,降低合金在650℃下的氧化速率,提高合金650℃的抗氧化性能。

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。

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。

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。

炉冷速度对低膨胀高温合金组织和性能的影响

为了研究炉冷速度对GH909合金组织和性能的影响,研究了3种炉冷速度下该合金的力学性能.同时利用扫描电镜和化学相分析技术对本试验条件下合金中的γ'相、Laves相、ε相和ε"相的形貌、分布以及含量进行了系统分析.结果表明,在25～85℃/h炉冷速度范围内,该合金力学性能的变化不大,显微组织的变化也不明显.作者认为,采用原技术条件规定的55℃/h炉冷速度较为适宜,而且炉冷速度在±20℃/h内波动也能满足技术条件的要求.

低膨胀高温合金线膨胀系数的预测

本文试图通过对大量数据的回归分析,探索低膨胀高温合金线膨胀系数与其成分的定量关系,以达到能够通过合金成分迅速预测合金线膨胀系数的目的,从而指导合金成分设计.为此,通过对不同温度下Fe-Ni-Co基合金线膨胀系数的回归分析,确定了元素在合金热膨胀特性中的作用系数,并利用不同批次合金加以验证.结果表明,采用此方法预测线膨胀系数具有较高的可信度.

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。

新型抗氧化低膨胀高温合金设计

通过对现有低膨胀高温合金成分和性能的研究,结合对合金相图的研究,提出了具有更低热膨胀系数和组织稳定性的Fe-Co-Ni基体元素范围。根据高温合金强化体系的近年研究结果,提出了利用Co-Al-W进行强化的合金化方向,以保证材料的高温性能。据此提出了具有新型抗氧化低膨胀高温合金成分的展望。