电子束精炼FGH4096合金夹杂物冶金机制

研究了不同电子束精炼参数对熔体凝固过程中夹杂物的类型、数量和尺寸分布等影响机制。通过对不同功率精炼后FGH4096合金中O和N含量以及夹杂物的类型、数量和尺寸分布进行了统计分析,结合夹杂物生长动力学揭示了电子束精炼功率对夹杂物生长的影响。电子束精炼制备的FGH4096合金中碳氮化合物和复合相夹杂物的数量密度在夹杂物中占比最大,两者占比达到了95.53%。在碳氮化合物和复合相夹杂物中,TiN-TiC、TiN-(Ti,M)C和Al_(2)O_(3)-TiN-(Ti,M)C的占比较大。夹杂物生长动力学计算结果表明,功率从9 kW增加到12 kW时,由于功率的增加提升了夹杂物形成元素的去除效率,限制夹杂物生长所需的元素含量、降低夹杂物的形成温度从而缩短其生长温度区间。此外,由于冷速变化较小导致夹杂物的生长时间较短,夹杂物尺寸减小。而当功率从12 kW增加到15 kW时,O和N含量降幅较小而熔体冷速的降幅较大,导致夹杂物的生长时间延长。这降低了杂质元素含量去除所带来的影响,夹杂物尺寸增大。

FGH4096粉末高温合金保载低周疲劳性能研究

对FGH4096粉末高温合金在700℃下进行了总应变范围控制的低周疲劳试验和拉伸应变保载低周疲劳试验,研究了保载时间对滞回环特征、应力松弛、循环应力响应和疲劳寿命的影响及其产生作用的损伤机理。结果表明,保载时间的引入可导致FGH4096合金疲劳寿命降低,随保载时间的延长,疲劳寿命降低速率逐渐减小;在总应变范围0.9%下,不同保载时间下FGH96合金均表现出循环软化特征;在拉伸应变保持期间发生应力松弛现象,拉伸应变保持初始阶段,应力急剧下降,之后随保持时间延长而趋于平缓。微观组织分析表明,低周疲劳断口和保载低周疲劳断口均由疲劳源区、疲劳裂纹扩展区和瞬断区组成,疲劳源区均位于试样表面,扫描电镜下观察两种试样断口均未发现明显的蠕变断裂特征。

粉末高温合金FGH4095和FGH4096的抗高温氧化性能

为研究舰载航空发动机关键部件的氧化腐蚀防护,开展镍基粉末高温合金FGH4095和FGH4096在750~1100℃空气环境中的高温氧化实验,采用静态增重法测定两种合金在不同温度下的氧化动力学曲线,利用金相显微镜、扫描电子显微镜、电子探针分析仪和X射线衍射仪对合金试样表面与截面氧化层的形貌、结构以及组成进行观察和分析。结果表明:FGH4095和FGH4096两种合金在750~900℃时属于完全抗氧化级,在1000~1100℃时属于抗氧化级,而两种合金的实际服役温度在900℃以下,所以在其工作温度范围内抗氧化性能优异。在750~900℃时,两种合金的抗氧化性能相近,无明显差别,氧化膜均未发生剥落。高温氧化后,FGH4095和FGH4096的氧化膜分为两层,内层都是以Al_(2)O_(3)为主,FGH4095的外层由Cr_(2)O_(3),Nb_(2)O_(5)和TiO_(2)组成,而FGH4096的外层仅为Cr_(2)O_(3)和TiO_(2)。在1100℃时,两种合金都发生明显氧化,大量氧化皮破裂,由于合金成分不同,此温度下两种合金的抗氧化性能差别较大,相比之下FGH4095合金具有更好的抗氧化性能。

FGH4096合金“项链”组织研究

利用SEM、EDAX和TEM分析研究了FGH4096粉末高温合金的"项链"组织,并对该组织的拉伸性能和细晶化作用进行探索。结果表明:在热模变形后对FGH4096合金进行标准热处理和直接时效热处理均能够得到"项链"组织,其中等轴细晶(约4μm)均匀镶嵌在非等轴粗晶(约10μm)周围,该组织具有好的力学性能;经过多方向锻造变形和标准热处理后,"项链"组织中的非等轴粗晶已被完全细化,晶粒度级别由ASTM5～6细化至ASTM12以上,表明"项链"组织能够为细晶组织提供细晶储备。

FGH4096合金的动态再结晶与晶粒细化研究

使用Gleeble-1500D热模拟试验机对热等静压态FGH4096合金进行变形温度1080~1140℃,应变速率0.02~1s-1,变形量15%,35%和50%的等温压缩实验。通过观察微观组织,分析了粉末高温合金动态再结晶的组织演化规律,并通过透射电镜研究了再结晶的形核位置。当变形量在35%及以下时,得到不完全再结晶组织,即＂项链＂组织;当变形量大于50%时,得到完全的动态再结晶组织。动态再结晶晶粒尺寸随变形温度的升高和应变速率的降低而增大。再结晶形核主要在以下三个位置,即原始颗粒边界,再结晶晶粒边界以及孪晶源。最后利用多方向热变形对晶粒的破碎和细化,得到平均晶粒尺寸为4μm的细晶坯料。

挤压态FGH4096合金的热变形行为及热加工图

为了获得挤压态FGH4096合金的热加工最佳工艺参数,利用Gleeble 3180D热模拟实验机对热挤压后的FGH4096合金进行了高温压缩实验,研究了其在变形温度1020~1140℃、应变速率0.001~1.0s^-1、压下量50%条件下的高温变形行为,分析了应变速率和变形温度对流变应力的影响,并基于双曲正弦模型与动态材料模型建立相应的本构方程和热加工图。结果表明,该合金的热变形激活能为1128.79kJ/mol;优化的热加工工艺参数范围为变形温度1049~1080℃、应变速率0.005~0.013s^-1,在该区域内合金的能量耗散率峰值为64%。通过微观组织分析发现,此区域内金相组织发生完全动态再结晶,合金的晶粒细小且均匀。

热模锻工艺对FGH4096合金晶粒度的影响

通过热模(模具温度900℃)锻造方法对FGH4096粉末高温合金进行不同应变速率、不同温度及不同变形量影响晶粒度规律的研究发现,锻前经退火的FGH4096合金的平均晶粒直径随变形的增大而减小,随变形温度提高而有所增大,随初始应变速率的提高而减小,但当变形量达到40%,初始应变速率大小的影响不显著。低应变速率变形时,发生变形的晶粒不断转移,因而再结晶是逐步完成的,先再结晶晶粒可长大,造成细化效果的下降;而高应变速率变形时,晶粒几乎同时变形,再结晶同时发生的概率增大,细化效果显著。

FGH4096-GH4133B双合金高温变形的本构关系

采用真空电子束焊接的方法连接FGH4096和GH4133B两种高温合金,得到具有双重性能的FGH4096-GH4133B双合金。采用Gleeble-1500D热模拟试验机对所得的双合金进行等温热模拟压缩实验,分析该双合金在变形温度为1 020~1 140℃,应变速率为0.001~1.0 s^(-1)条件下的变形行为及流变应力的变化规律,观察结果表明:流变应力受变形温度和应变速率显著影响;流变应力随变形温度的升高和应变速率的降低而降低,流变应力在经历加工硬化的上升阶段后达到硬化和软化相平衡的稳定阶段。采用双曲正弦模型确定该合金在应变为0.6时变形应力指数n和变形激活能Q分别为3.6589和557.31 kJ/mol,建立了相应的热变形本构方程。

基于AD7492和P89LPC9000单片机的4096多道分析器设计

在介绍传统多道谱仪原理的基础上,分析其工作特点,提出一4096多道脉冲幅度分析器设计方案,制作样机,并测试电路性能。其主要特点在于:①以峰值侦测信号启动AD转换器实现脉冲峰值的测量;②使用高速AD转换器实现幅度-道址变换,提高脉冲幅度测量速度;③选用性价比高的P89LPC9000系列单片机实现低成本高速度的时序控制器。

高速线阵CCD IL-P1-4096的原理和应用

IL-P1-4096是加拿大DALSA公司生产的双相高速线阵CCD。其单相工作频率可达25MHz甚至更高,因此应用十分广泛。文中介绍了IL-P1-4096的性能和工作原理,并给出了具体的应用电路。

基于AD7492和P89LPC9000单片机的4096多道分析器设计

该文在介绍传统多道谱仪原理的基础上,分析其工作特点,提出一4096多道脉冲幅度分析器设计方案,制作样机,并测试电路性能。其主要特点在于:1)以峰值侦测信号启动AD转换器实现脉冲峰值的测量。2)使用高速AD转换器实现幅度-道址变换,提高脉冲幅度测量速度。3)选用性价比高的P89LPC9000系列单片机实现低成本高速度的时序控制器。

基于SPR4096的SPCE061A单片机存储器扩展设计

SPR4096是一款高性能4Mbits的FLASH存储器,广泛应用于语音图像处理等大容量存储器扩展场合。该文介绍了SPR4096芯片的特点及工作特性,根据SPR4096的不同应用,设计了与SPCE061A单片机分别采用总线与串行接口方式时的具体硬件连接原理图,给出了两种接口方式下SPCE061A对SPR4096实现读写控制的软件设计要点及相应的程序代码。

SPR4096存储器的并行扩展设计与应用

直接数字频率合成技术在任意波形发生器有广泛的应用,设计中对存储容量要求较大。本文利用凌阳公司的4Mbits的FLASH芯片SPR4096,采用BMI方式设计了任意波形发生器的存储器扩展电路。文中详细介绍了SPR4096芯片的特点及工作特性,重点阐述了BMI方式硬件电路设计方法,最后通过软件设置实现了单片机SPCE061A对SPR4096的读写控制,说明该扩展方案是切实可行的。

热加工工艺对挤压态FGH4096合金临界晶粒长大的影响

基于挤压态FGH4096合金双圆锥台试样热压缩变形及过固溶热处理试验,结合DEFORM有限元软件数值模拟,确定试样中各等效应变范围内临界晶粒长大分布规律,研究热加工工艺对挤压态FGH4096合金临界晶粒长大的影响。结果表明:在温度980~1060℃、应变速率0.003~0.03 s^−1条件下,双圆锥台试样热变形后再经过固溶热处理,合金临界晶粒长大的窗口条件从低温低应变速率向高温高应变速率转变,其中(980℃、0.03 s^−1)、(1060℃、0.003 s^−1)条件下可以避免出现临界晶粒长大,并获得均匀晶粒组织。当变形温度为980℃时,随着应变速率的增加,异常晶粒长大程度减小,且合金临界晶粒长大位置的临界等效应变数值降低;当应变速率为0.03 s^−1时,随着变形温度的升高,异常晶粒长大程度增大,且试样发生临界晶粒长大的等效应变区域扩大。

FGH4096合金含高应变速率的流变行为和热加工图构建

在变形温度为1020~1140℃、应变速率为0.001~10 s^-1的条件下,采用热压缩实验研究了热等静压态FGH4096合金的热变形行为并建立了热加工图。在应变速率为0.001~1.0 s^-1时,流变应力在达到峰值后开始减小。当应变速率为10 s^-1时,合金的的真应力-真应变曲线剧烈下降,这与试样开裂有关。随着变形温度的降低或应变速率的提高,合金的流变应力增大。当应变速率在1.0 s^-1以上时,由于流变应力迅速减小后又增大,合金的真应力-真应变曲线出现了双峰形态,这与高应变速率下滑移系开动和位错转变有关。真应变为0.3的热加工图中含有两个明显的动态再结晶区域,耗散率峰值位置分别为:(1)变形温度1040℃、应变速率0.002 s^-1,耗散率62%;(2)变形温度1120℃、应变速率0.001 s^-1,耗散率53%。当真应变为0.4时,该合金在变形温度1050~1105℃、应变速率高于0.2 s^-1时存在流动失稳。

熔体过热处理对FGH4096镍基高温合金纯净化行为及凝固组织的影响

在不同熔体过热温度(1415,1463,1523℃)和过热时间(10,20,30 min)下对FGH4096镍基高温合金进行熔体过热处理,研究了熔体过热对合金纯净化行为及凝固组织的影响。结果表明:随着熔体过热温度的升高或过热时间的延长,二次枝晶间距逐渐减小;随着过热温度的升高,合金中元素的偏析程度降低,过热时间对元素偏析程度的影响不大;当过热温度为1415~1463℃时,熔体主要发生碳-氧反应,吸氮反应较弱,合金中氧含量和氮含量均较低;当熔体过热温度为1463~1523℃时,熔体主要发生MgO坩埚分解反应和吸氮反应,因此合金中的氧含量和氮含量均较高。

热处理对FGH4096高温合金形变组织的影响规律

采用粉末冶金高温合金FGH4096为研究对象,在等温变形的基础上,利用Deform软件的微观组织模块,结合Avrami模型和自动元胞机(CA)法,对FGH4096高温合金的热处理过程进行模拟,研究热处理过程中形变组织的演变规律,以及热处理参数(热处理温度、热处理时间)对形变组织的影响规律。结果表明,对变形后的试样进行热处理,再结晶晶粒和形变原始晶粒共存的微观组织中的再结晶晶粒逐渐长大,并最终取代原始形变晶粒。提高热处理温度使晶粒长大速度大大提高。延长保温时间,在较低温度时晶粒尺寸变化不大;在较高温度时,晶粒迅速长大。

Effect of Multiple Forging on Microstructure and Mechanical Properties of Powder Metallurgy FGH4096 Superalloy

FGH4096 is an important damage-tolerance-type powder metallurgy （PM） superalloy, which is also the optimized turbine material for high performance aero-engine. To turbine disc, bore and rim are used in high temperature-low stress condition and low temperature-high stress condition, and dual-microstructure is introduced. Coarse-grained microstructure is suit for rim region and fine-grained is no doubt most suitable for bore region. But fine-grained ingot can not make by PM technique, so that gradient heat treatment can not be developed to coarsen the grain of rim region. Under the confine of PM technique, several treatment processir, g should be taken place to refine the coarse grains of PM alloy. Multiple forging with large accumulate deformation was carried cat on PM FGH4096 superalloy, and fine grains of 3.5 μm were obtained by this treatment processing. Mechanical properties testing were ake carried out on both fine-grained and other statuses alloys, Microstrucmre evolution was observed by optical microscopy, scanning electron microscopy and transmission electron microscopy. As a result of repeated dynamic recrystallizafion, coarse grains could be completely refined into fine grains. And the increase of strength was mainly attributed to refinement effect and improvement of defects such as previous particle boundaries. Successful development of fine-grained treatment processing will promote the research of dual-microstructure turbine disc.

挤压态FGH4096合金室温变形及临界晶粒长大研究

基于挤压态FGH4096合金圆柱和双圆锥台试样室温压缩变形及热处理实验,结合DEFORM有限元软件数值模拟,确定了挤压态FGH4096合金室温压缩临界晶粒长大的临界等效应变窗口条件,分析了挤压态FGH4096合金室温压缩临界晶粒长大机制。结果表明:挤压态FGH4096合金圆柱试样在压缩速度0.01 mm/s下的室温压缩临界等效应变窗口为0.03~0.07,双圆锥台试样在压缩速度0.05 mm/s下的室温压缩临界等效应变窗口为0.005~0.06。挤压态FGH4096合金室温压缩临界晶粒长大与合金变形量和γ′相溶解后晶界的颗粒钉扎作用消失有关,呈现为在小变形区域粗大晶粒吞噬细小晶粒的异常晶粒特征。

GH4096合金固溶冷却方式对性能和残余应力的影响

为了在保证GH4096合金主要力学性能的前提下,降低薄壁类零件用锻件的内部残余应力,提高零件加工过程的尺寸控制精度,研究空冷,风冷,油冷,盐浴等固溶冷却方式对GH4096合金环锻件析出相的尺寸和形貌、主要力学性能和内部残余应力的影响。结果表明:与采用传统油冷的试件相比,空冷试件的二次、三次γ′相较为粗大,蠕变性能和高温拉伸性能有较大幅度的降低,风冷试件的二次γ′相尺寸略有增大,三次γ′相尺寸相当,蠕变性能和拉伸性能有小幅降低,盐浴冷却试件的二次、三次γ′相尺寸相当,蠕变性能和拉伸性能相差较小。采用风冷的试件内部残余应力可控制在±100 MPa以内,比油冷和盐浴冷却的试件降低50%以上。GH4096合金环件固溶处理冷却方式采用风冷与传统的油冷和盐浴冷却方法相比,可以明显降低锻件内部残余应力,蠕变和高温拉伸等性能只有小幅降低,有助于改善GH4096合金薄壁零件冷加工过程的变形问题,提高尺寸控制精度。