Haynes230合金凝固过程中的相变及元素偏析

利用差热分析(DTA)研究了Haynes230合金凝固过程的相变,结合光学显微镜(OM)、X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)及能谱仪(EDS)分析了该合金的凝固组织和偏析程度,计算了主要偏析元素的偏析系数。结果表明:Haynes230合金铸态组织主要是由γ固溶体基体,M6C型碳化物和W(Cr)的体心立方相组成,合金的凝固顺序为L→L+γ→L+(γ+M6C)+γ→M6C+W(Cr)+γ,Cr、W、Mo元素的偏析系数分别为2.03、1.96、1.81。

超高温气冷堆中间换热器用Haynes 230合金的热拉伸行为研究

利用Gleeble-3500热模拟试验机研究了Haynes 230合金在应变速率为1 s^-1,温度为1000~1250℃时的热拉伸行为。结果表明:在1050~1225℃时拉伸试样断面收缩率≥61.68%,合金具有较好的塑性,在1200℃时塑性最佳;Haynes 230合金在1000~1225℃时的拉伸试样断口均有不同程度的颈缩,随着温度的增加,断口韧窝数量增多、变深,塑性也随之增加。当温度达到1200℃时,塑性最佳,温度继续增加,韧窝数量开始缓慢减少;温度升到1250℃时,为沿晶韧窝断口,塑性急剧下降。合金在1000及1050℃时均未发生明显的动态再结晶,温度升到1100℃时发生了局部动态再结晶,且动态再结晶百分比随温度的增加而增大,温度达到1175℃时,发生完全动态再结晶,温度继续增加,再结晶晶粒不断长大;当温度达到1250℃时,动态再结晶晶粒异常长大。Haynes 230合金在应变速率为1 s^-1时最佳的热加工温度为1175~1225℃。

Haynes 230合金在1100℃的恒温氧化行为(英文)

利用SAXD和SEM(EDAX)研究了Haynes230合金在1100℃的恒温氧化行为。结果表明:氧化膜主要由Cr2O3和(Ni、Mn、Cr)3O4组成。随着氧化时间的延长,形成了多层氧化膜。外部的(Ni、Mn、Cr)3O4氧化膜可以阻止内部Cr2O3氧化层的挥发。氧化增重近似遵循抛物线规律。由于Cr和Mn的快速向外扩散,靠近氧化膜的基体化学成分发生变化,从而导致合金表层组织恶化,形成沿晶界分布的富Al的内氧化物、孔洞以及无碳化物区域。

热处理工艺对Ti-230合金薄板组织和性能的影响

研究了不同退火温度和退火时间对Ti-230钛合金板材显微组织和力学性能的影响。测试了不同退火工艺条件下合金薄板的强度和塑性。用金相显微镜和透射电镜观察了微观组织和析出相粒子Ti2Cu的分布。实验结果表明,随着退火温度从650℃升至790℃(保温30min),合金板材的抗拉强度从541MPa升到580MPa,延伸率从27.5%降到26%。在给定790℃,保温时间分别为5,15,30min条件下退火,其强度和延伸率变化不是十分明显。从OM和TEM对组织的观察得出,随着退火温度的升高,晶粒度明显增大,晶粒等轴化程度增加,析出的Ti2Cu粒子随退火温度的升高和保温时间的延长明显减少。采用790℃,30min退火工艺,其晶粒尺寸,Ti2Cu粒子的分布及Cu在基体中的固溶度可以达到良好的匹配,使合金获得最佳的力学性能。

Ti230合金电阻点焊接头组织与显微硬度研究

对0.7 mm厚的Ti230合金板电阻点焊接头的组织及显微硬度进行了研究。结果表明:Ti230板材焊接过程中易发生结合线伸入,并且结合线伸入附近同时存在裂纹,结合线伸入产生的原因是焊接参数选择不合理。通过改变试验参数,即增加压力,减小热量输出可以明显改善结合线伸入现象;Ti230合金的组织为等轴状α基体+金属间化合物Ti2Cu粒子,焊缝处组织为铸态组织,Cu元素完全固溶到基体;焊缝处的显微硬度明显高于基体的显微硬度,可能是由于焊接后未进行热处理,存在较大焊接应力,且Cu元素在基体中较高的固溶度。

固溶工艺对Haynes230合金组织与性能的影响

航天结构材料Haynes230合金组织和性能的改善主要依赖固溶热处理工艺,本文采用金相显微镜、扫描电镜和拉伸、冲击、硬度测试等手段,研究了不同固溶工艺参数对Haynes230合金组织特征和力学性能的影响规律。结果表明:合金的组织性能受固溶温度的影响比固溶时间的影响更为显著。结合综合评分法可得,Haynes230合金在固溶温度1215℃、固溶时间15~60 min并水冷处理后,可获得良好的组织分布和性能匹配,对优化固溶工艺和指导工业实践具有重要意义。

Haynes230镍基合金拉伸DSA效应和循环硬化特性研究

基于Haynes230镍基合金760℃下的拉伸和疲劳实验结果,讨论了拉伸过程中的动态应变时效(DSA)效应以及不同应变幅值下的循环硬化特性,采用ABAQUS有限元软件对拉伸和疲劳特性进行了模拟。实验结果表明,Haynes230镍基合金在760℃拉伸过程中表现出明显的DSA效应,最大应力跌幅为3.8 MPa。在单轴疲劳过程中,材料表现出明显的循环硬化现象。采用ABAQUS有限元软件和基于热激活位错运动的指数流动准则对拉伸过程中的DSA效应进行了模拟。模拟结果与实验结果吻合很好,整个拉伸过程最大应力误差仅为3.9%,最大应力跌幅为9.3 MPa。选择Chaboche混合模型进行了应变范围0.6%和0.8%下的循环硬化模拟计算,模拟得到的前100周次内峰值应力的平均误差分别为4.3%和3.4%。

稀土元素La对GH230合金1000℃抗氧化性能的影响

对加入稀土（质量分数，％）La0～0．087的GH230合金进行了1000℃恒温氧化实验。实验结果表明：适量La能有效地提高GH230合金的抗氧化能力和增强表面氧化膜的剥落抗力。但当合金中La含量达到0．087％时，合金中析出富La相会降低其氧化抗力。

GH230合金的热疲劳行为

利用开有V形缺口的平板试样,研究了GH230合金在试验最高温度分别为700、800、900和1000℃,最低温度为20℃的热循环下的热疲劳行为。研究表明,随着热疲劳试验最高温度的增加,GH230合金热疲劳裂纹扩展速率增加,但合金在不同循环温度条件下裂纹扩展长度与循环周次基本满足线性关系。通过光学显微镜和扫描电镜观察了试样的热疲劳裂纹形貌,研究了合金热疲劳损伤机制。结果表明,热疲劳主裂纹主要从V形缺口处萌生,而且主裂纹萌生和扩展方式都为穿晶断裂,同时二次裂纹也是以穿晶断裂方式扩展。当最高循环温度为9001、000℃时,合金的高温氧化进一步加速其失效。

La含量对GH230合金组织和性能的影响

研究了La含量对GH230合金组织和性能的影响。结果表明,当合金La质量分数达到0.048%时,合金中析出新相——富镧相;而且合金含La量还影响晶界二次M23C6型碳化物析出形态,即晶界二次M23C6型碳化物形态逐渐由胞状(w(La)为0%试验合金)向片状(w(La)为0.026,w(La)为0.048%试验合金)、链状(w(La)为0.087%试验合金)转变。但是合金含La量对一次M6C型碳化物相数量、尺寸、分布以及合金基体的晶粒尺寸影响较小。La通过改变合金组织而影响其室温力学性能和927℃、62MPa条件下的持久寿命。

新型固溶强化型镍基高温合金——Haynes230

Haynes230合金是一种新型镍基高温合金，广泛用于制造航空涡轮发动机燃烧室、地面燃气轮机燃烧室以及化工工业领域的高温耐蚀零部件，而且其应用领域还在进一步扩大。从研究背景、合金设计思路出发，结合实验数据对Haynes230合金的微观组织、力学性能、热稳定性和抗氧化性进行分析介绍，为扩大舍金在工业领域的应用提供了依据。

Haynes230合金热变形组织演化规律研究

采用Thermecmastor-Z型热模拟机对Haynes230合金进行变形温度为950～1250℃,应变速率为0.001～10 s-1范围内的高温压缩试验,并利用OM和TEM分析研究了热变形组织演化特征和动态再结晶形核机制。结果表明:动态再结晶晶粒尺寸和体积分数随着变形温度的升高而增大和增多,随着应变速率的升高而变小和减少;晶界弓出是合金动态再结晶的主要形核机制,项链组织在热变形组织演化过程中起着重要作用;动态再结晶稳态晶粒尺寸Dss与Z参数之间符合幂函数关系。

Haynes 230镍基合金高温拉伸特性分析

针对Haynes230镍基合金进行了室温、650℃、700℃、760℃和800℃下的拉伸试验.结果表明:随着温度的增加,材料的屈服强度明显下降,从室温下的444 MPa下降至800℃下的252 MPa;在650~760℃范围内,温度对屈服应力影响较小,维持在300 MPa左右.该材料在650℃温度下表现出明显的动态应变时效(DSA)效应,但当温度达700℃时,DSA现象减弱.不同温度下屈服后直到断裂前材料的加工硬化率-流变应力呈直线关系,随着温度的增加直线段部分在整个加工硬化的分数逐渐减小,这与高温下线位错的增殖速率降低有关.

Haynes 230镍基超合金高温低周疲劳寿命预测

针对Haynes 230镍基超合金进行总应变控制的高温低周疲劳试验。结果表明,在816℃和927℃时,材料在较高应变范围内表现出循环硬化/软化行为,在较低的应变范围内表现出循环硬化/饱和行为。一般来说,疲劳寿命随着温度的提高而降低。然而,在总应变范围高于1.0%时,由于在半寿命时927℃比816℃有较小的塑性应变幅,从而导致了疲劳寿命在927℃时比在816℃时更长。选用Manson-Coffin方程和能量法进行了疲劳寿命预测,并采用方差和分散带因子两个参量对两种模型的预测能力进行比较,结果表明Manson-Coffin方程的预测效果较好。

固溶处理对热变形Haynes230奥氏体晶粒长大的影响

研究了固溶温度和保温时间对热变形Haynes230奥氏体γ基体相晶粒长大的影响。结果表明：在1200-1250℃固溶处理时,合金的晶粒长大明显,晶粒长大动力学指数为0.112-0.361,随着固溶温度的升高,晶粒长大动力学指数降低。当固溶时间为1 h,在1100-1200℃固溶处理时,晶粒长大较慢;在1200-1250℃范围内,晶粒长大较快;在1250-1310℃温度区间,晶粒长大由于碳化物的阻碍作用而变缓。晶粒长大的表观激活能为310.79 kJ/mol。

一种近α型钛合金的高温氧化行为

采用扫描电镜、X射线衍射仪等研究了近α型钛合金Ti230在1 000℃～1 300℃特高温氧化行为.研究结果表明,在高于1 000℃的特高温下其氧化动力学曲线呈抛物线-直线规律;在超过氧化产物CuO熔点(1 065℃)氧化时,氧化最外层仅为单一金红石型TiO2,此时氧化层中的CuO挥发,氧化增重有减小的趋势;随氧化温度升高,合金的抗氧化能力降低.Ti230合金经本试验温度氧化所形成的少量液相对Ti230合金的组织形态影响不显著.

Haynes 230镍基合金无缝管的组织及性能

采用VIM+ESR+热挤压工艺制造出Haynes 230镍基合金荒管,经过两道次冷轧+固溶热处理开发出规格为Ф89 mm×12 mm的无缝管,并对其组织及性能进行了分析。结果表明:Haynes 230合金无缝管中存在较多沿纵向弥散均匀分布的细小白色析出相,主要为富W的碳化物,呈近似圆形或椭圆形均匀分布,少量呈带尖角的圆形,最大尺寸可达10μm,面积含量约为2%,此外还有少量灰色相,为富Cr的碳化物。无缝管基体为奥氏体等轴晶,且存在较多孪晶,纵向平均晶粒尺寸约为33. 35μm,晶粒度6. 5级;无缝管具有良好的拉伸性能、冲击韧性和耐晶间腐蚀性能。开发出的Haynes 230合金无缝管的化学成分、显微组织、力学性能及耐腐蚀性能满足其使用要求。

Haynes230高温合金研究现状

HayneS230合金是一种Ni-Cr-W系固溶强化与碳化物强化Ni基高温合金,该合金因其良好的综合性能,目前广泛应用于各个工业领域,特别是航空航天、能源和化工行业等。近年来,国内外对HayneS230合金的均匀化、再结晶和热处理等方面进行了大量的研究,本文综述了近年来针对HayneS230合金开展的一些研究成果。

Haynes230镍基合金的高温拉伸变形行为

针对Haynes230镍基合金进行了不同温度下的拉伸实验,采用电子背散射衍射(Electron backscattered diffraction,EBSD)技术研究了该材料高温下的拉伸变形行为的微观机理。结果表明:Haynes材料在800℃以内有较高的抵抗塑性变形的能力;650℃温度下,材料表现出了明显的动态应变时效(dynamic strain aging, DSA)现象,700和800℃下的DSA效应相差不多,760℃下的DSA效应最弱。DSA效应的强化作用,使得650℃下合金仍保持较高的强度,且800℃抗拉强度与760℃的相比下降不多。EBSD结果表明,室温下断口附近组织出现了大量的变形孪晶,晶粒取向以<111>为主;650℃下断口附近组织的<111>取向特征更为明显,且晶界发生了弯曲变形,对位错运动的阻力增加;随着温度增加,断口附近在晶间和晶内均出现了动态再结晶晶粒。