航空GH2036合金硬度热处理优化及疲劳性能DIC分析

为探究热处理工艺参数对GH2036合金硬度及疲劳性能的影响,基于四因素三水平正交热处理实验,对GH2036铁基高温合金的硬度性能进行优化,并分析热处理后的显微组织;同时利用疲劳实验与DIC(digital image correlation)非接触全场应变测量相结合的方法,利用Y方向应变-疲劳寿命比的云图,直观地分析热处理后GH2036合金疲劳失效过程。结果表明:固溶温度对合金硬度性能的影响最大,其次是固溶时间、时效时间、时效温度,极差分析所得的最优热处理工艺为960℃/60 min+水冷+560℃/2 h;正交试验中最高显微维氏硬度(HV305.34)较未处理试样(HV260.41)提高17.3%;热处理后金相组织基体为奥氏体,增强相为第二相碳化物,显微硬度值随着奥氏体中的第二相碳化物含量的增加而升高;热处理后平均疲劳寿命(942372次循环)较未处理试样(450800次循环)提高109%,疲劳性能明显优化。

航空用GH2036合金的VIC-3D静载分析和冲击性能优化

使用VIC-3D技术测量了航空用GH2036合金静态拉伸二维应变及应力场,研究了其拉伸性能。基于四因素三水平正交试验方案进行了热处理工艺优化,利用蔡司显微镜对金相组织进行了观察,并研究了热处理工艺对该合金冲击性能的影响。利用应变-时间云图分析了应变场的变化。结果表明,时效时间对合金冲击性能影响最大,其次是固溶温度、时效温度、固溶时间,优化的热处理方案为920℃/45 min+520℃/3 h,在该热处理制度下,GH2036合金的冲击吸收功(181 J)较未热处理试样(95 J)提高90.5%;该合金热处理后的金相组织基体为奥氏体,且晶内和晶界处存在第二相,热处理优化工艺能够使晶粒细化和第二相强化效果实现最佳匹配。

GH2036合金盘坯亮斑问题及解决方法研究

针对GH2036合金盘坯低倍亮斑问题,论文从亮斑部位的高倍、低倍入手,通过扫描电镜和能谱分析,得出亮斑主要是是富Cr、V和Nb等的碳化物。为了消除此类偏析,采取了增加高于1 200℃的高温道次锻造的方法,使碳化物先溶解再弥散析出的方法,成功解决了GH2036亮斑问题。

固溶处理对GH2036合金组织和硬度的影响

利用光学显微镜、扫描电镜、布氏硬度仪等研究了GH2036合金Φ150 mm棒材在1120~1240℃固溶处理的组织演化和硬度变化规律。研究表明,GH2036合金锻后空冷锻材组织中主要存在富Cr和Nb-V两种类型的碳化物,在1220℃固溶处理后碳化物大部分回溶,晶粒尺寸基本均匀。合金HB硬度值随热处理温度的升高而降低,但在1160~1200℃处理时,硬度随温度的升高,HB硬度值由185升至193,这主要与碳化物大幅度向基体回溶有关。

GH2036螺母开裂原因分析

某批GH2036螺母在使用过程中,有8件的表面出现了开裂现象。通过宏观观察、金相检验、硬度测试、断口分析等方法,确定了螺母开裂的原因。结果表明:该批零件局部区域存在大量呈带状分布的球型夹杂物,球型夹杂物的类型为含锰、硅和氧的硅酸盐型夹杂物,由于夹杂物的存在,破坏了材料的连续性,降低了材料的强度,同时由于夹杂物与基体之间变形速率的差异,导致了裂纹在棒材成型过程中的扩展,最后在外力的作用下发生了开裂。

GH2036合金电渣重熔工艺探讨

通过对GH2036合金电渣重熔工艺的对比分析,发现缓慢熔化有利于消除一次NbC偏析;当熔化速度在6kg/min以上时,出现NbC偏析的机率较大;当熔化速度小于6kg/min时,出现NbC偏析的可能性较小,在某一个合格的熔化速度下可能不会出现NbC偏析,快速提高电流对一次NbC偏析的危害最大。

GH2036合金质量问题分析与讨论

本文主要对 1 998年GH2 0 3 6合金出现的质量问题 ,采用金相观察、电子探针线扫描分析和能谱分析等一系列方法 ,发现缺陷产生的原因并提出了相应的工艺改进措施 。

GH2036合金高温持久缺口敏感性的研究

从调整合金热处理工艺 ,分别加Mg、Ce复合微合金化等方面探索了消除GH2 0 36合金高温持久缺口敏感性的途径 ,结果表明 ,加Mg微合金化可消除GH2 0 36合金高温持久缺口敏感性 ,工业性批量生产时调整和选择合适电渣重熔系为CaF2 —Al2

GH2036合金电渣重溶工艺探讨

通过对GH2 0 36合金电渣重溶工艺的对比分析 ,发现缓慢熔化有利于消除一次NbC偏析 ;快速提电流对一次NbC偏析的危害最大。

GH2036高温合金激光冲击强化后的残余应力

采用X射线衍射仪和材料试验机对激光冲击强化GH2036高温铁基合金的残余应力进行了研究。结果表明,激光诱导GH2036高温铁基合金的残余应力值和残余压应力层的深度随激光功率密度的增加而增加。激光强化件形成的残余应力在高温回火后有所松弛,但仍然保持较高的残余应力水平,一次回火后表面残余应力在-170MPa,二次回火后残余应力仍然保持在-135MPa。激光冲击强化件的疲劳寿命比未强化件的提高2.36倍以上。

GH2036合金激光冲击胞-晶细化与位错强化机理研究

系统分析了激光冲击对GH2036合金微观结构变化和位错形态的影响。利用共聚焦显微镜Axio CSM 700检测试样表面形貌和粗糙度,通过扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)对析出相和位错特征进行观察。结果显示通过激光冲击,极限温度下合金硬度提升了15.2%,表面质量得到有效提升。实验并论证了激光冲击作用下的析出相强化、位错强化和细晶强化,构建了胞-晶结构的晶粒细化过程模型,获得了位错和析出相强化综合作用的Orowan强化机制强化。

GH2036高温合金平板裂纹闭合效应及裂纹扩展模型

为探明GH2036高温合金的低循环疲劳裂纹扩展机理,对GH2036高温合金平板在550℃、不同应力比下的低循环疲劳裂纹扩展特性进行了试验研究,采用数字图像相关(DIC)方法确定了GH2036高温合金的张开应力强度因子。结果表明,温度550℃、应力比大于0.7时GH2036高温合金无裂纹闭合现象,在此基础上建立了以残余裂尖张开位移、应力比为参量的GH2036高温合金裂纹闭合模型。而后,断口的SEM分析表明:随着应力比的增加,裂纹扩展区由穿晶断裂向沿晶断裂转化。最后,基于GH2036高温合金的裂纹闭合模型,建立了GH2036高温合金平板的低循环疲劳裂纹扩展寿命预测方法,与试验数据吻合良好,验证了方法的准确性。

核电LLS柴油机排气管螺栓断裂原因分析

某核电机组LLS柴油发电机排气管与汽缸连接螺栓发生断裂。通过宏观及微观分析、化学成分分析、显微组织分析、力学性能测试等方法,对螺栓的断裂原因进行了分析。结果表明:该GH2036合金螺栓的失效模式为沿晶脆性断裂;失效原因为螺栓热处理工艺不当,导致晶界析出了薄片状脆性相,弱化了晶界,造成螺栓在高温和应力共同作用下产生了沿晶脆性断裂。