热处理对P、B微合金化GH4169合金组织与蠕变性能的影响

通过对锻造态GH4169合金进行短期时效处理、常规热处理和长期时效处理、蠕变性能测试及组织观察,研究了热处理制度对组织与蠕变性能的影响。结果表明:锻造态合金经短期时效处理、常规热处理及长期时效处理后,其组织结构由γ、γ'、γ"、针状δ-Ni_(3)Nb相和粒状(Nb,Ti)C、M_(23)C_(6)碳化物组成;其中,(Nb,Ti)C中富含P,而贫Cr、Mo。特别是短期时效处理合金的晶界无析出相,而长期时效处理合金中针状δ相沿晶界析出,随δ相数量及尺寸增加,合金中γ、γ'、γ"、相的晶格常数略有减小,各相间的错配度减小,但γ'/γ"两相间的错配度增加至δ_(γ'/γ")=0.233%;在长期时效态合金中,δ与γ相之间的晶体学关系为(200)_(γ)//(110)_(δ)和[011]_(γ)//[001]_(δ),其中,δ相的(020)_(δ)面与γ相的(111)_(γ)面、δ相的(110)_(δ)面与γ相的(111)面保持共格界面;与长期时效态合金相比较,时效处理态和常规热处理态合金有较好的蠕变抗力,其中,蠕变期间在长期时效态合金中的针状δ相处易产生应力集中,促使沿垂直于应力轴方向发生裂纹的萌生与扩展,可大幅度降低合金的蠕变寿命。

GH4169镍基高温合金射流电解加工微坑阵列试验研究

表面微坑阵列在机械密封、摩擦磨损、表面润滑、传热散热等方面有巨大作用。为了能在GH4169镍基高温合金上射流电解加工微坑阵列,通过测试合金在不同溶液中的极化曲线,优选了射流电解加工合金的电解液,并在此基础上设计试验,探究了加工电压、射流速度对射流电解加工微坑的影响规律,并通过优选工艺参数加工出微坑阵列。最后,以质量分数10%的NaNO_(3)溶液为电解液,以加工电压25 V、射流速度10 m/s加工出平均深径比为0.376、深径比标准偏差为0.004372的加工精度高、一致性好的微坑阵列结构。

铸态GH4169高温合金的热变形行为及显微硬度变化

采用Gleeble-3500热模拟试验机对铸态GH4169镍基高温合金在不同变形温度(900~1150℃)、不同应变速率(0.001~1s^(-1))及压缩量为50%的条件下进行了热压缩实验。研究了GH4169镍基高温合金在不同变形条件下的真应力-真应变曲线,利用Arrhenius双曲正弦函数结合Z参数,构建了合金热变形的本构关系并探讨了加工硬化行为,最后对其显微硬度进行了测试。结果表明,该合金的流变应力随变形温度升高而降低,但随应变速率升高而升高。所建立的本构方程可以较好地描述该合金热变形过程中的行为。随应变速率下降或变形温度的增加,合金的显微维氏硬度整体表现为下降的趋势。再结晶晶粒细化导致相应的显微维氏硬度增加。

镁微合金化GH169的研究与发展

系统地研究了镁对GH169合金的综合性能,特别是在高温接近使用条件下力学行为的影响,从而提出在GH169合金中应控制合宜含镁量的新要求.成为生产和发展具有我国特色的优质GH169合金的一个重要手段。

GH4169合金真空自耗重熔铸锭显微疏松的形成规律及熔速影响

利用金相显微镜和扫描电镜研究了熔速对GH4169合金真空自耗重熔铸锭显微疏松和金相组织的影响;采用金相图像分析软件定量分析了熔速对铸锭显微疏松数量的影响。GH4169合金真空自耗重熔铸锭显微疏松的形成规律以及熔速影响的研究结果表明,由于金属气体凝结和喷溅等原因的影响,真空自耗铸锭表面激冷层中存在大量边界粗糙曲折的显微疏松。在激冷层下方的铸锭边部组织中,显微疏松数量明显减少,边界圆滑,气泡是疏松形成的重要原因。铸锭心部显微疏松尺寸增大,倾向于沿枝晶间通道分布。铸锭心部位于糊状区的底部,由于熔池较深,凝固速率缓慢,使该处二次和三次枝晶比较发达,偏析严重,从而容易阻塞补缩通道,所以易形成沿枝晶间通道分布的大尺寸疏松。随熔化速率增大,枝晶倾向于水平生长,熔池加深,二次和三次枝晶更加发达,偏析更加严重,显微疏松的尺寸和数量显著增加。

GH4169合金热加工过程中的显微组织演化数学模型

采用Thermecmastor Z型热加工模拟试验机对GH4 16 9合金热态变形过程中 (温度范围为 96 0～ 10 2 0℃ ,应变速率范围为 10 -2 ～ 5 0s-1,等效应变范围为 0 .35 7～ 0 .916和变形后高温滞留阶段内 (滞留时间为 0～ 15s)的显微组织演化过程进行了实验研究 ,定量地测定了试样内的动态再结晶晶粒尺寸和再结晶体积分数。根据实验结果 ,指出了GH4 16 9合金热加工过程中的主要显微组织演化过程是动态和亚动态再结晶 ,确定了峰值应力和峰值应变与锻造热力参数间的关系 ,建立了动态再结晶和亚动态再结晶过程的运动学方程和晶粒尺寸演化模型 ,从而为预测和控制GH4 16 9合金锻件的组织性能提供了依据。

近等温加工参数对GH4169合金晶粒度及显微组织的影响

探讨了近等温加工参数(变形温度、应变速率和变形量)对GH4169高温合金晶粒度及显微组织的影响。试验结果表明,在较小变形量和较低的应变速率下,该合金的晶粒尺寸随温度升高而变大;在1060℃和10-2s-1的应变速率下,晶粒尺寸随着变形量的增大而变大;在1020℃大变形条件下,应变速率高或低时,均能细化晶粒,而应变速率中等(10-2s-1)时,不能细化晶粒。其原因可能与动态回复和相邻晶粒的晶界由大角度转向小角度有关。

650℃/500 MPa应力时效对GH4169合金板材组织及室温拉伸性能的影响

对固溶+时效处理的GH4169合金板材分别进行了不同时间的应力时效和无应力时效处理,采用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)和电子万能试验机等分析了不同应力时效处理后合金的显微组织和室温拉伸性能。结果表明:应力对GH4169合金板材的显微组织无明显影响,经过应力时效和无应力时效处理后γ″相仅发生略微粗化,尺寸由19.02 nm增长至23 nm左右,仍为圆形颗粒状形貌。无应力时效处理对板材的室温拉伸性能基本无影响,这是由于GH4169合金板材的室温变形机制为位错做剪切γ″相运动,板材经无应力时效处理后γ″相的尺寸与经固溶+时效处理的γ″相的尺寸相当,位错剪切γ″所需的应力相当使得室温拉伸性能未变化。随应力时效时间的增加,板材的室温拉伸强度逐渐降低,室温拉伸塑性逐渐增加,这是由于应力时效过程中板材已发生残余塑性变形,位错已切入γ″相,后续室温拉伸过程中,位错再次剪切γ″相所需的应力减小进而导致板材室温拉伸强度降低,拉伸塑性增加。

不同电子束焊接参数对GH4169和IC10镍基高温合金组织和力学性能的影响

采用电子束焊接对GH4169和IC10异种镍基高温合金进行了焊接实验,利用金相显微镜、扫描电镜等对电子束焊接接头进行组织观察,并分析了镍基高温合金的力学性能。结果表明,通过电子束焊接可以得到无明显焊接缺陷的接头;焊缝区由枝状晶和等轴晶构成,且熔合区附近富集大量柱状晶,垂直于熔合线朝着焊缝中心生长;焊接后,GH4169和IC10母材中主要第二相为δ-Ni_(3)Nb相;100 kV加速电压焊接后,焊缝区平均显微硬度为235 HV,150 kV加速电压焊接后焊缝区平均显微硬度为225 HV,2个参数下焊缝区平均显微硬度均高于两端母材区,两端母材越靠近焊缝,由于热影响区的存在,硬度都有提高趋势。

刀具微沟槽设计对GH4169高温合金切削性能影响研究

针对GH4169高温合金加工过程切削温度高、刀具磨损严重、加工表面质量不高等问题,在刀具前刀面设计微沟槽以改变刀-屑摩擦状态,增大散热面积,改善刀具切削性能及已加工面表层残余应力分布。通过正交试验法研究刀具微沟槽形状、沟槽深度、刀具前角3个参数对刀具切削性能及已加工面表层残余应力分布的综合影响,优化刀具微沟槽参数及前角大小。综合试验结果及GH4169高温合金材料特性,优化后刀具参数可选取矩形微沟槽,沟槽深度4μm、刀具前角10°。

热处理对GH4169高温合金等离子涂层微观组织的影响

以等离子喷涂GH4169高温合金涂层为研究对象,主要研究了3种不同热处理工艺对GH4169高温合金涂层的显微组织的影响.结果表明:GH4169高温合金涂层在热处理前,顶部分布着大量细晶组织,中间和底部则存在等轴晶和柱状晶;高温合金涂层经标准热处理后,顶部的平面晶进一步被细化,且出现了凹凸不平的黑色小点,涂层内部也发生了完全再结,涂层中部消除了部分柱状晶,且会有数目较多的沿晶界析出针状δ相;经980STA热处理后,涂层顶部晶粒被粗化且出现了部分等轴晶,涂层中部等轴晶增加,底部柱状晶细化且含量减少;经直接时效热处理后涂层顶部平面细晶被粗化,中部出现柱状晶/胞状晶,底部出现柱状晶和二次晶.

热处理工艺对GH4169高温合金组织与力学性能的影响

采用两种典型热处理工艺研究了GH4169高温合金的显微组织演变和力学性能。结果表明:相比于热轧态力学性能,热处理工艺显著提高了GH4169高温合金的屈服强度,这主要归因于热处理过程中析出相的强化作用。标准热处理不仅能够获得更高的室温强度且维持了高温强度;但高强热处理却有效改善了冲击韧性。固溶温度的提高,导致δ相溶解以及奥氏体晶粒尺寸的粗化,削弱了细晶强化效果,这是高强热处理态试样强度下降的主要原因。尽管从冲击断口形貌来看,两种热处理态试样均呈微孔聚集型断裂方式,但高强热处理的韧窝尺寸更深,有利于提高冲击韧性。

摆动激光焊接GH4169镍基高温合金焊缝成形性能研究

进行了GH4169镍基高温合金的摆动激光焊接工艺试验,研究了不同摆动参数对焊缝气孔率、宏观成形、微观组织和显微硬度的影响。结果表明:采用小振幅、低频率的摆动工艺有利于气孔的抑制,而大振幅对气孔抑制的作用更为显著。摆动引入后,熔深降低,尤其是随着振幅的增加。2.5 mm振幅下,匙孔焊接模式消失,焊缝生长方向发生变化。相较于未摆动,不同摆动参数下焊缝晶粒尺寸未发生明显变化,但摆动焊缝的二次枝晶有一定程度细化,这导致焊缝平均硬度出现微弱升高。

激光增材制造高Nb含量GH4169合金微观偏析行为研究

目的减轻不同热处理状态下激光增材制造高Nb含量GH4169合金组织中的微观偏析。方法采用激光增材制造方法对球磨Nb合金化后的合金粉末进行快速成形,获得具有较高Nb含量的GH4169合金试样。通过光学显微镜、扫描电子显微镜及能谱分析、维氏硬度测试方法,对沉积态、固溶态和直接时效态试样进行分析,研究因合金中Nb含量变化引起的微观偏析对沉积态和热处理态合金的枝晶组织和显微硬度的影响。结果随着Nb含量的增加,一方面,由于枝晶间的Nb含量增加,枝晶间(γ+Laves)共晶数量增加,且共晶组织形貌更为连续;沉积态试样的显微硬度由228.4HV增大至534.1HV。另一方面,枝晶干Nb元素含量增加,枝晶干与枝晶间Nb元素含量的差异缩小,Nb元素的偏析比由8.59减小至4.13。后续固溶处理后,枝晶结构逐渐消失,枝晶间Laves相的数量随之减少,枝晶干与枝晶间的微观偏析减轻;固溶态试样硬度值随之减小,减小趋势随固溶温度的升高而逐渐平缓。随着Nb含量的增加,直接时效处理后,各试样显微硬度值在微观区域内的均匀性提高,枝晶干与枝晶间强化相的析出差异减小。结论合适的热处理制度既可以实现合金元素的均匀化,还能减小枝晶干与枝晶间强化相的析出差异,减轻激光增材制造高Nb含量GH4169合金组织中的微观偏析。

超温处理对GH4169合金显微组织及拉伸性能影响规律研究

采用不同热处理参数模拟超温服役工况,研究了超温工况下温度和时间对GH4169合金显微组织形貌和力学性能的影响。结果表明:合金内δ相的含量随温度的升高呈先升高后下降的趋势,900℃时δ相的析出量最大。在800~950℃时,δ相随超温时间的增加而增加,在1000~1050℃时,δ 相随超温时间的增加而减少。合金的显微维氏硬度随超温处理温度的升高而不断下降。800~900℃和950~1000℃时,GH4169合金的抗拉强度随超温处理温度的升高大致呈下降的趋势,900~950℃时,合金的抗拉强度变化不明显。合金的塑性随温度的升高而持续增大。

不同热处理工艺对GH4169合金显微组织和硬度的影响

研究不同热处理固溶温度对GH4169合金晶粒度和硬度的影响。结果表明:当固溶保温时间控制在60min,GH4169合金热处理固溶温度在950~980℃时,随着固溶温度的增加,其热处理后的样品基体晶粒度变化不明显;当保持保温时间不变热处理固溶温度在1010~1070℃时,随着温固溶度的增加,其热处理后的样品硬度明显减低,而显微组织晶粒明显长大;可使合金获得了理想的显微组织和力学性能。

GH4169高温合金的合金显微组织分析及在航发领域中的发展现状

本文主要介绍GH4169合金显微组织对其性能的影响与国外Inconel718对比介绍GH4169在航空发动机领域中的发展现状

GH4169合金研制进展

GH4169合金具有较高的高温强度,优异的持久、蠕变和疲劳性能,同时具备良好的加工和焊接性能,广泛用于航空、航天、石化等领域。随着航空、航天发动机性能的不断提高,对发动机关键用材GH4169在承温能力、持久蠕变性能和抗疲劳性能提出了更高要求,以满足先进航空发动机高性能、高可靠性、长寿命的需求。从合金改型、冶炼工艺优化、热加工技术提升等方面,系统论述了GH4169合金近50年基础研究成果及工程制备技术的进展。内容包括基于提高热稳定性,发展适应更高使用温度的改型合金的合金化原理;基于制备大尺寸、无偏析、纯净化铸锭的三联冶炼工艺技术进步;基于制备细晶棒材的快锻和径锻联合开坯的热加工技术提升;基于实现近净成形超塑性变形的热模锻和等温锻的最新进展。

GH4169合金细晶成形工艺与机理及其性能研究

用热机械加工和光学与扫描电镜观察的方法 ,对GH4 16 9合金板材的δ相析出规律及其超细化工艺进行了研究。结果表明 :对GH4 16 9合金板材进行 890℃× 10h处理 ,可以析出足够数量的针状δ相 ,该相具有良好的热稳定性 ;对该板材采用 10 5 0℃× 0 .5h + 5 0 %冷轧变形 + 890℃× 10h + 2 0 %～ 30 %冷轧变形 + 95 0℃× 3h的工艺后 ,可以得到ASTM 12～ 14级的超细晶粒组织 ;所获得的超细晶合金与普通合金相比 ,其 6 5

GH4169高温合金车削表面完整性对疲劳性能的影响

通过车削和旋转弯曲疲劳实验,研究直接时效态GH4169高温合金车削进给量对表面完整性的影响,以及表面完整性对疲劳寿命的影响。结果表明:当进给量f从0.2 mm/r减小到0.02 mm/r时,表面粗糙度R_a从1.497μm减小到0.431μm;表面残余应力从拉应力状态逐渐转变为压应力状态;表面塑性变形层从8μm减小到2μm左右;表面应力集中系数是GH4169疲劳寿命的主要影响因素,随着表面应力集中系数增大,疲劳寿命显著下降;在实验参数范围内,当f=0.13 mm/r时,可获得好的表面完整性,表面应力集中系数K_(st)为1.166,表面显微硬度为405.27HV_(0.025),表面残余应力为82.08 MPa,获得的平均疲劳寿命为6.98×10~4周次;车削表面疲劳断口具有多源疲劳断裂特征,疲劳源起始于试件加工表面的缺陷处。