真空粉末锻造成型FGH95合金的流变行为和组织演变

利用Gleeble-3800热模拟试验机对真空粉末锻造成型FGH95合金的高温变形行为进行研究,在变形温度为1090~1170℃、应变速率为0.01~10 s^(−1)条件下进行热压缩实验,得到相应条件下流变应力-应变曲线,采用EBSD分析变形条件对真空粉末锻造成型FGH95合金微观组织演变的影响。在考虑温度、应变速率、应变量对合金流变行为的影响后,选择Arrhenius方程建立真空粉末锻造成型FGH95合金的本构模型,得出真空粉末锻造成型FGH95合金的材料参数,拟合出材料参数和应变量之间的关系并对得出的本构方程进行验证。结果表明:采用真空粉末锻造成形工艺制备的FGH95合金,在热变形过程中的流变应力随着温度的升高而减小,随着应变速率的升高而升高。变形后组织内的再结晶晶粒的尺寸随着温度的升高而减小,随着应变速率的降低而增大。经过计算得出变形激活能Q为685.7787 kJ·mol^(−1),真空粉末锻造成型FGH95合金流变应力的预测值和实验值的误差为6.33%,预测值和实验值吻合较好。

FGH95合金激光成形定向凝固显微组织与性能

利用FGH95合金粉末在DD3单晶基材和定向凝固镍基高温合金的择优晶面 (与择优晶向垂直的晶面 )上进行激光多层涂覆实验 ,得到了从基材外延生长的单晶涂覆层。涂层由细小柱状枝晶组织组成 ,枝晶一次间距约为 10 μm ,二次臂退化。由于局部凝固条件的不同 ,枝晶干区域的γ′相为球形、枝晶间区的γ′相为立方体形态 ,尺度均小于 0 .1μm。激光涂覆层中的主要元素Cr和Co的偏析比基材铸态组织中的偏析大大减轻。对标准热处理后的试样进行分析表明 :试样中的γ′相主要为方圆形 ,且尺度均匀。涂层中各元素的显微偏析比热处理之前有明显减轻。沿片状力学性能试样柱状晶生长方向进行拉伸 ,强度指标达到同种材料粉末冶金试件的 97.9% ,塑性超过粉末冶金试件。断口分析表明 。

FGH95合金中γ′相稳定性研究

利用扫描电镜和透射电镜观察分析了热等静压HIP FGH95高温合金经热处理后,基体中γ′相的形貌、分布和稳定性。结果表明:合金经热处理后基体为再结晶晶粒与原始枝晶的混晶组织。基体中除了晶界上分布的固溶处理未溶的棒状γ′相颗粒外,在再结晶晶粒内部还存在有大、中、小3种尺寸的γ′颗粒,其中大的方形γ′相颗粒尺寸约为0.5～0.8μm,并呈8个一组排列,此8个一组排列的γ′相颗粒是由合金在1160℃固溶冷却过程中所形成的单个高温γ′相分裂而形成。进一步观察发现,分裂后的方形γ′相颗粒在后续热处理过程中又发生了不稳定分解,在其颗粒内部有细小γ′相的重新析出,并且随着新析出γ′相的长大原来的方形γ′相颗粒逐渐消失。

FGH95合金LCF断裂寿命与夹杂特征关系的研究

运用无因次分析方法，探讨了夹杂位置 ｄ（夹杂距合金表面距离）、夹杂二维尺寸 Ｓ与 ＦＧＨ９５合金断裂周次Ｎｆ之间的关系．结果表明，非表面夹杂是否处于危险区域－亚表面位置，并不依赖于夹杂的绝对位置 ｄ，而是依赖于 ｄ２／Ｓ的大小．ｄ２／Ｓ＝１是区分亚表面夹杂与内部夹杂的临界点．对于合金中处于随机分布的夹杂，处于合金表面或亚表面位置的可能性依赖于夹杂尺寸的大小．夹杂尺寸越大，处于表面或亚表面的可能性越大．

热等静压温度对FGH95合金组织和持久性能的影响

通过对FGH95合金进行不同温度的热等静压处理、组织形貌观察及持久性能测试,研究热等静压温度对合金组织结构与持久性能的影响。结果表明:在低于γ′相溶解温度进行热等静压时,粗大γ′相沿颗粒边界区域不连续分布;随热等静压温度的升高,合金中一次粗大γ′相的数量、尺寸逐渐减小,经1 140℃固溶处理后,晶粒尺寸无明显变化;合金经1 180℃热等静压及完全热处理后,粗大γ′相完全溶解及γ′相贫化区消失,晶粒尺寸明显长大,γ′相和细小碳化物沿晶界及晶内弥散析出,因而合金具有较好的持久性能;合金在持久性能测试期间的变形机制是位错在基体中滑移及剪切γ′相。

FGH95合金等温锻造工艺研究

对FGH95合金细晶制备和超塑性等温变形工艺进行了研究。结果表明 ,双冷速缓冷处理可以有效细化FGH95合金晶粒 ,改变γ′相的尺寸和分布 ,并且通过粗化的γ′相对再结晶晶粒的钉扎作用 ,使FGH95合金细晶组织保持很高的热稳定性 ;具有细晶组织的GH95合金进行高、低应变速率组合的等温压缩变形时 ,在低应变速率条件下 ,可实现超塑性变形。双冷速缓冷处理 +超塑性等温锻造工艺具有较强的适应性 ,可推广至大尺寸粉末高温合金盘件的等温成形 ,采用该技术研制的等温锻造FGH95合金盘件具有良好的综合力学性能。

FGH95合金连续冷却条件下γ′相析出过程的研究

研究了FGH95粉末高温合金的平衡γ′相含量与温度的关系 ,得到了连续冷却条件下合金的γ′相平均粒径与冷速的关系 ,并分析了γ′相的析出规律。研究指出 ,在连续冷却条件下 ,γ′相的析出并非由扩散长大过程所控制 ,而很可能是由析出形核过程控制的。同时 ,FGH95合金淬火时 ,仅在 10 0 0℃以上需要保持较高的冷速 ,低于此温度 ,γ′相几乎不再粗化 ,并根据这一原则为FGH95合金涡轮盘的热处理过程选取了合适的淬火介质。

优化等离子旋转电极工艺提高FGH95合金粉末的收得率

本文研究了采用等离子旋转电极工艺制取FGH95合金粉末时,棒料转速、等离子弧电流强度、工作气体流量等制粉工艺参数对粉末收得率的影响。在此基础上,对这些参数进行了优化,使FGH95合金的<100～>50μm成品粉收得率提高了近12%。

热处理工艺对FGH95合金涡轮盘组织和性能的影响

研究了 3种热处理工艺对粉末合金FGH95涡轮盘组织和性能的影响 ,对合金组织、析出相、断口以及在 6 5 0℃条件下的力学性能进行了分析 ,结果表明 ,工艺 112 0℃× 1h炉冷 +870℃× 1h空冷 +6 5 0℃× 2

粉末预热处理对FGH95合金组织和性能的影响

本文探讨了采用粉末预热处理方法改善合金组织、提高合金性能及其稳定性的可能性。结果表明：采用粉末预热处理方法明显改善了热等静压（ＨＩＰ）致密材料中原始颗粒边界与晶界上碳化物的聚集程度，并且增加了合金中γ’相的含量而不改变合金的晶粒度；经过１１００℃预热处理的粉末，再经ＨＩＰ及热处理后，其材料的塑性与持久寿命得到明显提高。

直接HIP成形FGH95合金组织和性能的研究

研究了直接热等静压成形工艺FGH95合金的组织和性能 ,确定了低成本的HIP工艺可以获得组织均匀 ,综合性能良好的FGH95合金制件 ,在保证粉末质量的前提下可以成为FGH95合金大型涡轮盘坯的制造工艺 .

分离FGH95合金粉末中陶瓷夹杂物的水淘析法有效性分析

通过对水淘析法的原理分析 ,运用流体力学中的摩擦数群法确定了以陶瓷夹杂物在水中的沉降速度来确定水流速度 ,及在确定的水流速度下 ,所能淘析出的FGH95合金粉末的最大尺寸 ;并以比较淘析出的FGH95合金粉末的实际最大尺寸与理论最大尺寸 。

氩气雾化FGH95合金的热模拟实验

采用Gleeble-1500D热模拟试验机进行氩气雾化FGH95合金的热压缩实验,在不同的温度和应变速率下,获得FGH95合金的变形应力应变曲线,根据变形数据,建立FGH95合金的变形本构方程,并基于动态材料模型,绘制合金的热加工图。计算得到氩气雾化FGH95合金的变形激活能Q=695.78 k J/mol,通过建立的本构方程计算得出的峰值应力与实验值符合较好,平均误差范围约6%;根据热加工图,确定FGH95合金安全的热加工区域如下:1070~1100℃,0.01~0.001 s^(-1),当温度增加到1100℃以上后,应变速率可以增大到0.5 s^(-1)。

FGH95合金铸锭均匀化处理工艺研究

采用热处理和等温压缩两种工艺对FGH95合金铸锭的均匀化处理进行了研究,分析了FGH95合金铸锭均匀化处理前后的枝晶组织变化及微区成分变化。结果表明:FGH95合金铸锭存在严重的枝晶偏析,经1170℃×20h均匀化处理或在1150℃等温压缩70%后,合金铸锭的组织和成分达到均匀化,铸锭内的枝晶偏析得以消除,并且1150℃等温压缩70%工艺比1170℃×20h工艺所得的组织更加细小,晶粒平均尺寸约为85.28μm。

“盐浴”冷却温度对FGH95合金组织与持久性能的影响

通过对不同工艺处理的FGH95合金进行组织形貌观察及持久性能测试,研究了"盐浴"温度对合金组织与持久性能的影响.结果表明:经1 150℃固溶及650℃盐浴冷却时和时效处理后,细小γ'相在晶内弥散析出,且少量碳化物在合金中弥散分布;随盐浴温度降低,细小γ'相尺寸逐渐减小,碳化物数量增加.当盐浴冷却温度降低到520℃,合金中细小γ'相尺寸进一步减小,且较多细小碳化物在晶内弥散析出,可改善晶内强度,使合金在实验条件下具有较长持久寿命.

致密FGH95合金的高温变形特性研究

通过等温恒应变速率压缩实验，系统地研究了不同预处理、热力参数及分段变速变形对致密 ＦＧＨ９５合金高温变形特性的影响．研究结果表明，经热等静压致密的ＦＧＨ９５合金坯料，可以通过适当的预处理，以改变ＦＧＨ９５合金中γ'相的大小、形态及分布，从而降低合金的流动应力．对于经预处理的ＦＧＨ９５合金坯料，采用分段变速变形可以进一步降低合金的流动应力。

制坯工艺及应变速率对FGH95合金等温变形过程的影响

研究了两种不同的热等静压制坯工艺及不同应变速率对ＦＧＨ９５合金等温变形时流动应力的影响，分析了变形态的显微组织。

FGH95合金涡轮盘等温锻造工艺研究

对 FGH95合金涡轮盘件的成形工艺进行了研究,通过热等静压制坯、双缓冷预处理工艺及等温锻造工艺,研制出了直径220mm 的模拟盘件。

快速凝固FGH95合金粉末的非平衡溶质分配

测定了用等离子旋转电极雾化工艺方法生产的FGH95合金粉末颗粒的枝晶偏析,并运用显热容法计算了合金粉末颗粒快速凝固过程中的非平衡溶质分配系数.结果表明:FGH95合金粉末颗粒枝晶间富Mo、Nb、Ti元素而贫Ni、Co、W元素;随着粉末颗粒尺寸的减小,溶质分配系数远离平衡值的程度增大,枝晶偏析也明显减小.

粉末粒度对FGH95合金热变形行为的影响

本文研究了3种粉末粒度组成的FGH95合金热变形行为,结果表明:粒度组成对FGH95合金等温压缩变形行为有较大影响,粗粉FGH95合金变形能力明显低于全粉和细粉,而全粉和细粉则差别不大.