标准加入-电感耦合等离子体原子发射光谱法测定K465高温合金中的铪

K465高温合金作为一种广泛应用的航空结构材料,其中铪含量的准确测定对材料性能的研究具有重要意义。采用电感耦合等离子体原子发射光谱法(ICP-AES)测定K465高温合金中铪的含量,会受到基体元素和合金元素的干扰。试验采用盐酸、硝酸和柠檬酸处理样品,选择277.366 nm、273.876 nm和264.141 nm三个不同波长的分析谱线,并采用干扰较小、准确性高的标准加入法消除了基体元素和合金元素的干扰影响。试验结果表明,标准加入-ICP-AES发测定K465高温合金中的铪的最佳分析谱线波长为264.141 nm,方法检出限为0.002 mg·L^(-1),在此波长下验证方法的回收率为98.7%~104.0%,测量值的相对标准偏差为1.69%~3.20%。本方法准确可靠,能够满足K465高温合金分析的需要。

不同钎料钎焊K465高温合金接头的组织和性能

分别采用一种镍基活性钎料和Co45NiCrWB钴基钎料,在1220℃下对镍基铸造高温合金K465进行了钎焊试验。结果表明,这两种钎料均可实现K465合金的钎焊。镍基活性钎料钎焊接头室温拉伸强度为862MPa,975℃持久强度基本达到母材性能指标的40%;Co45NiCrWB钎料钎焊接头室温拉伸强度为714MPa,975℃持久强度超过母材性能指标的40%,并可达到母材性能指标的50%。

K465铸造高温合金件缺陷修复

采用钎焊-烧结修复K465铸造高温合金件的铸造缺陷和使用后产生裂纹等大面积缺陷,通过混合带、混合粉、预填粉及预先烧结法四种方法进行缺陷修复,采用光学显微镜及扫描电镜分析组织。根据实验结果推荐预填粉及预先烧结的钎焊-烧结连接工艺进行大缺陷的修复,热等静压有利于消除焊缝内的显微空隙。

镍基钎料钎焊K465高温合金大间隙接头组织与性能研究

K465镍基高温合金为母材,FGH95镍基合金粉为预填粉末,采用预填高熔点粉末的方法对0.5mm大间隙接头进行钎焊,研究不同保温时间对钎缝组织与接头性能的影响。结果表明:1220℃保温0.5h获得的钎缝组织由合金粉颗粒及颗粒间的相构成,颗粒内为γ和γ′两相组织,颗粒间为γ和γ′两相为基体的硼化物、硅化物及γ+γ′共晶组织;随钎焊保温时间延长,合金粉颗粒长大,化合物相及γ+γ′共晶组织合并、总量减少;钎焊保温时间为0.5~16h时,接头平均持久寿命由31.59h提高至54.58h,但不易获得高性能等温凝固接头。

K465合金在冷热循环过程中碳化物的析出行为

研究了K465高温合金在850℃?20℃,950℃?20℃,1000℃?20℃和1050℃?20℃冷热循环过程中碳化物的析出情况。在850℃?20℃冷热循环过程中,没有发现析出型碳化物;在950℃?20℃冷热循环过程中,在枝晶间析出了M6C碳化物;在1000℃?20℃和1050℃?20℃冷热循环过程中,在枝晶间和枝晶干同时析出了方块状、短杆状、颗粒状和针状M6C碳化物。与等温热处理相比,冷热循环作用明显促进M6C碳化物的析出。此外,提高冷热循环的上限温度加速M6C碳化物的析出。

大尺寸K465镍基高温合金母合金铸锭表面缺陷形成机理

通过对大尺寸K465镍基高温合金母合金锭表面缺陷进行组织观察和缺陷附近的元素浓度分布测量,研究了表面气孔、细小裂纹及蛛网状裂纹的形成机理。结果表面,浇注期间,金属锭模内壁放气或内壁上附着的少量气体在钢液浇注瞬间体积增大,并延铸锭薄弱区域向合金锭内膨胀,是导致母合金锭表面产生孔洞的主要原因。锭模预热期间内壁形成的碳层被钢液卷入并与熔体中的Ti反应形成脆性较大的TiC,并在合金锭冷却收缩期间断裂,是表面产生细小裂纹的主要原因。而原料中通过精炼处理未完全消除的N元素杂质,以及由真空炉漏气产生的“过堂风”可促进熔体中形成的大量TiN颗粒,随合金液注入锭模后,局部TiN颗粒聚集引起该区域液相流动受阻,阻碍与周围区域的浓度交换,导致形成α-W;另一方面,TiN颗粒促进大量MC碳化物析出,使该区域与周围的组织差异性较大,导致该区域在合金锭冷却期间发生热裂,从而产生蛛网状裂纹。

K465镍基铸造高温合金钎焊及其在修复中的应用

介绍了目前4种K465镍基铸造高温合金钎焊技术及其在修复中的应用。对于常规钎焊间隙,采用Co45NiCrWB、BNi82CrSiB、BNi57NbCoWCrAlSiMo和BNi73CrSiB-40Ni钎料皆适合钎焊K465高温合金,其中Co45NiCrWB钎料的钎焊接头性能最好;采用真空电弧钎焊方法和B-Ni65CoCrWBMoAlNb钎料,可实现K465合金与耐磨合金B-2合金的连接,钎焊缝连续、致密、无裂纹等未焊合缺陷,叶片组织未见晶粒长大现象;采用FGH95镍基合金粉为预填高熔点粉末的方法可实现0.5 mm大间隙的K465合金钎焊;真空电子束钎焊作为一种高质量、高效率、精确控制的制造技术,对各种精密、复杂部件连接制造具有非常重要的意义。

K465合金在冷热循环过程中MC碳化物的转变

通过850℃圮20℃,950℃圮20℃,1000℃圮20℃和1050℃圮20℃冷热循环实验,研究了K465高温合金在冷热交替作用下初生MC碳化物的转变情况。结果表明:在850℃圮20℃冷热循环过程中,一部分初生MC碳化物发生了蜕变;随着循环峰温的升高,初生MC碳化物转变加速;在1000℃圮20℃冷热循环40次后,初生MC碳化物转变基本结束。与等温热处理相比,冷热循环促进了初生MC碳化物的转变,使初生MC碳化物更加不稳定。

K465合金激光增材制造加工工艺研究

为满足面向航空异形空腔薄壁结构件设计要求,并保证构件在高温下仍具有良好的机械性能,采用了激光增材制造方法实现K465高温合金空腔构件成形。分析表明,由于K465合金变形能力差、低熔点共晶相存在,导致成形过程容易出现裂纹,无法通过增材制造实现单一成分K465合金构件成形。通过在成形过程中合理的加入Stellite 6合金,进行去应力处理,并进行基板预热等工艺措施,可以显著减弱甚至消除裂纹。

热处理制度对K465合金组织和性能的影响

研究了两种热处理工艺对K465铸造高温合金组织和力学性能的影响,并与原叶片合金进行了对比分析。采用普通工艺和热等静压工艺制造K465合金,利用光学显微镜和扫描电镜观察合金的显微组织形貌,测试了拉伸性能和持久性能。结果表明,与原叶片相比,K465铸造高温合金叶片的组织特点是,晶粒度较小、枝晶组织偏大、γ'相尺寸较大。热等静压工艺可消除K465合金中的铸造疏松,普通工艺叶片的疏松分布较密集。与普通工艺相比,热等静压工艺使合金中γ'相尺寸明显减小,枝晶组织致密化,拉伸性能和持久性能有所提高。K465合金中少量的疏松、致密的枝晶组织、规则的枝晶排列、较小的γ'相尺寸可能是决定叶片良好振动疲劳性能的关键因素。

K465合金及K465与GH3039异种合金的钎焊

本文进行了B-Ni55NbCoWCrAlSiMoTi(C)-S钎料工艺性能、真空钎焊工艺参数、K465+K465和K465+GH3039钎焊接头组织及力学性能、母材经钎焊热循环后力学性能的研究,确定了钎焊工艺。研究结果表明:一定的工艺条件下,B-Ni55NbCoWCrAlSiMoTi(C)-S钎料对K465和GH3039这2种合金均具有良好的钎焊工艺性能;K465+K465钎焊接头高温力学性能较高,K465+GH3039钎焊接头的高温力学性能超过GH3039母材水平;钎焊热循环对母材的力学性能无不良影响;所确定的钎焊工艺适用于K465合金及K465与GH3039异种合金的真空钎焊。

激光增材修复K465高温合金裂纹控制研究

采用激光增材技术修复了损坏的K465镍基高温合金航空发动机涡轮叶片,研究了激光增材修复K465高温合金的裂纹特征,分析了开裂机理,并采取有效措施实现了裂纹控制。结果表明:激光增材修复K465合金的裂纹产生于热影响区,并沿晶界扩展到修复区中,为液化裂纹;热影响区晶界上的连续液膜来源于晶界上大尺寸γ′相的液化,且晶界液化过程中有γ-γ′共晶出现;利用Ansys软件进行应力场模拟的结果显示,基材及熔池之间存在较大热应力;通过同步预热基材,并采用优化的激光工艺参数,实现了K465高温合金单道多层结构的无裂纹激光增材修复。

激光立体成形K465高温合金的组织研究

采用激光立体成形技术制备了K465镍基高温合金试样,研究了晶粒、γ′强化相及碳化物等组织的特征及演化规律。结果表明:试样中心区域内晶粒粗大,顶部边缘区域晶粒细小;试样内枝晶呈现明显的沿沉积方向外延生长特点,在接近试样底部的部分,熔覆层顶部由于重熔不完全而出现转向枝晶区;熔覆层交界处的γ′相尺寸略大于层内的γ′相,枝晶间的γ′相尺寸略大于枝晶干上的γ′相;MC碳化物呈现多种形貌,底部存在分叉发达的花瓣状MC碳化物,中部有较多短棒状MC碳化物,顶部存在棒状和八面体状的MC碳化物。