热作模具钢的原位统计分布分析

采用原位统计分布分析技术对不同来源的模具钢进行解析,获得了模具钢坯横剖面较大尺度范围内各化学组成的位置分布、状态分布、含量分布的一系列新信息;定量表征了不同来源模具钢的最大偏析度、统计偏析度、统计符合度、统计致密度、统计疏松度、夹杂物种类和含量以及粒度统计分布等参数的差异性,可用于不同来源模具钢质量差异解析的参考。

高温合金压气机盘锻件纵断面中铌分布的原位统计分布分析表征

采用原位统计分布分析表征技术系统研究了GH169高温合金压气机盘纵断面不同部位铌分布的规律。以所得到的与样品原位置相对应的数以万计原始信号系统解析为基础,进而获得压气机盘锻件的纵断面不同部位铌的定量统计分布信息以及加工工艺过程中铌的迁移规律。准确计算判定了盘纵断面不同部位铌的最大偏析度,提出了95%置信度时中位值置信扩展率,即统计偏析度(S)新参数,用以表征铌在压气机盘中分布的均匀度;提出了所有数据在特定含量区间(C0±R)的频度(权重)比率,即统计符合度(F)新参数,用以表征预设质量控制区间铌含量的一致性的概率。采用原位统计分布分析的表征方法,准确定量地评定了高温合金压气机盘件纵断面不同部位铌的分布均匀度和符合度,为加工后盘件的质量控制评估提供了参考。

18CrNiMo7-6中低合金钢连铸圆坯的原位统计分布分析

连铸过程中会不可避免地出现中心偏析,中心偏析影响钢材均匀性,严重的中心偏析会对钢材的组织、质量和性能产生很大的影响。准确、快速、方便地对钢中元素含量分布进行分析,将有助于指导冶金工作者进行质量控制和工艺改进。原位统计分布分析是在较大尺度范围内(cm^2)各化学组成及其形态的定量统计分布规律的分析技术,在钢铁、高温合金等的元素偏析、疏松、夹杂物分析上已有成功的应用。采用原位统计分布分析方法对18CrNiMo7-6中低合金钢连铸圆坯从中心到边缘的各元素分布进行了分析,得到不同位置各试样的统计符合度、统计偏析度,同时采用火花光谱法分析各试样得到相对标准偏差,研究元素分布与统计符合度、统计偏析度、相对标准偏差的相关规律。结果表明,各试样P, Nb和S存在明显的偏析,整体的统计符合度较低,统计偏析度、相对标准偏差较大;各试样Cr, Ni, Mn, Mo和Si分布较均匀,整体的统计符合度较高,统计偏析度、相对标准偏差较小。圆坯中心部位的6^#样品在10块样品中各元素偏析最明显,统计符合度最低,统计偏析度、相对标准偏差最大;靠近中心部位的3^#, 7^#, 4^#样品各元素偏析较明显,各元素统计符合度较低,统计偏析度、相对标准偏差较大;圆坯边缘部位的9^#和10^#样品偏析程度最轻,各元素统计符合度最高,统计偏析度、相对标准偏差最小。各元素整体上按照从中心到边缘统计符合度逐渐增大,统计偏析度、相对标准偏差逐渐减小的规律分布。原位统计分布分析的统计符合度、统计偏析度结果与火花光谱分析的相对标准偏差结果在各试样的元素偏析上呈现出相同的规律。由原位统计分布分析得到各试样的元素含量等高图趋势与统计符合度、统计偏析度、相对标准偏差结果也呈现出相同的规律。因此,原位统计分布分析技术可对材料元素分布提供准确、快速的表征,为材料及工艺研究提供反映材料内在质量的判据方法。

基于微束X射线荧光光谱的新型铸&锻GH4096合金涡轮盘成分分布解析

铸&锻GH4096高温合金涡轮盘拥有高承温能力、高强度、低裂纹扩展速率、高抗疲劳性能等优异性能,是航空发动机的关键热端部件。但由于其合金化程度较高、零件尺寸大、制备工艺复杂等,不可避免会出现成分和组织分布不均匀,一定程度影响涡轮盘的服役性能。微区X射线荧光光谱(μ-XRF)具有微区分辨率高、分析速度快、多元素同步分析、非破坏性等优点,被广泛应用于考古、地质、生物等领域,但对大尺寸高温合金构件的成分分布的研究较少,对于材料各原始位置处的成分定量分布表征也未见报道。本试验通过选择合适的测量条件、优化仪器定量方法,建立了基于微束X射线荧光光谱的新型铸&锻GH4096合金涡轮盘成分分布定量分析方法,并引入了原位统计分析方法对涡轮盘中Cr, Co, Mo, W, Ti, Al, Nb和Ni八种主要元素进行了定量统计分布解析。发现涡轮盘厚度的中心区域内Co, Mo和Ti三种元素从轮毂至轮缘存在较明显的弧形负偏析带,而Ni和Cr两种元素存在弧形正偏析带。另外,涡轮盘径向也存在一定的成分梯度分布,Co, Cr和W三种元素含量从轮毂到轮缘的呈现逐渐降低的趋势,而Mo, Ti和Nb三种元素含量则呈现逐渐上升趋势。对各元素最大偏析度、统计偏析度、统计符合度计算分析后可知,Cr, Co, Mo, W, Ti, Nb和Ni七种元素测量区域内整体偏析程度较小、统计符合度大,在材料元素设计值允许范围内具有较好的成分均匀性。使用火花源金属原位分析仪(OPA-200)对相同测试区域的元素进行了线分布分析,其分析结果与微束荧光光谱得到的分析规律具有较好的一致性,说明大尺寸涡轮盘在热处理过程中存在温度场分布,导致了各元素扩散行为以及显微组织分布的差异,因此不同部位的成分也存在一定偏析。通过对大尺寸的涡轮盘成分进行定量统计分布解析,对于评价新型铸&锻变形GH4096高温合金涡轮盘的成分分布均匀性,解析制备工艺与大尺寸构件成分、组织结构分布的相关性具有重要意义。