GH3044合金宏观偏析行为及凝固过程中元素偏析规律研究

利用扫描电镜和能谱分析研究了产生黑斑的GH3044组织,采用Thermal-Calc分析方法研究了合金凝固过程中液体成分变化,并计算了合金凝固时液体密度的变化,给出了GH3044合金平衡凝固时密度反转的范围。结果表明:合金GH3044黑斑区主要是由Cr,W的碳化物相和少量高W(Cr)的体心立方相组成,合金在凝固过程中约有0.0125g·cm-3·℃-1较大的密度反转。

GH3044的高温低周疲劳性能研究

研究了镍基高温合金GH3044在600℃下的低周疲劳性能,分析了合金的循环应力-应变和应变-寿命关系,利用Manson-Coffin方程、三参数幂函数方程和拉伸滞后能模型对寿命数据进行回归分析。结果表明,合金的循环应力响应行为在600℃时,呈现明显的循环硬化特征,原因在于循环变形过程中位错之间以及位错与析出相之间的相互作用;从试样的疲劳断口形貌发现,裂纹主要萌生于试样表面处,裂纹形成后垂直于加载轴方向扩展,断口呈韧窝断裂特征;在合金的低周疲劳寿命预测研究中发现,拉伸滞后能模型的寿命预测结果无论从标准差,还是分散带方面比较都比Manson-Coffin方程、三参数幂函数方程的预测精度好。

GH3044镍基合金钎焊接头的界面组织和强度分析

采用Ni基箔片钎料对GH3044镍基合金进行钎焊连接,利用电子扫描显微镜(SEM)及能谱分析仪,对接头的界面组织进行观察和分析;采用电子万能试验机对GH3044镍基合金的钎焊接头进行抗剪试验,评价接头的室温抗剪强度.试验结果表明:当钎焊温度为1070℃,保温时间为10min时,界面处有(Cr,W)2+Ni固溶体析出,钎缝中有(Cu,Ni)固溶体组织+Ni-Mn金属间化合物层及η″+ξ′金属间化合物层生成,此钎焊工艺参数下获得的钎焊接头具有最高的室温抗剪强度319MPa.

GH3044合金堵盖高温氧化机理研究

为了研究固体推进剂燃气对GH3044合金堵盖的作用机理,通过光学显微镜、扫描电镜、硬度测试仪等手段对GH3044合金堵盖的孔洞进行测试与分析。结果显示:在氧化性气氛下,GH3044合金出现了沿晶界的择优氧化,形成了楔形裂纹,在热应力及氧化物长大的膨胀应力作用下发生剥落并最终形成喇叭形的烧蚀孔洞;其中,燃气中的金属氧化物(PbO)沿晶界与基体中的Ni发生氧化还原反应,形成低熔点的Pb-Ni共晶,进一步加剧了GH3044合金的高温氧化。

Ni/Ti中间层部分瞬间液相法连接C/C复合材料和GH3044

采用Ni/Ti中间层,部分瞬间液相法(Partial Transient Liquid-Phase,简称PTLP)连接C/C复合材料和GH3044,通过SEM+EDS对接头的微观结构和元素分布进行了表征,并分析了接头形成机理。研究表明,这种方法可实现C/C复合材料与中间层、中间层与GH3044界面处的良好结合;所得接头截面为GH3044/扩散层/残余Ni层/Ni-Ti金属间化合物层/炭化物反应层/C/C复合材料;随保温时间的延长,接头中金属间化合物Ni3Ti不断生长,同时两侧的Ni、NiTi被逐渐消耗。另外,因为C/C复合材料和GH3044的热膨胀系数(Coefficient of Thermal Expansion,CTE)差别很大,所以冷却过程中产生了较大的热应力,导致C/C复合材料/中间层界面附近出现了大尺寸裂纹,使接头性能下降,其剪切强度仅有9.78 MPa。

无保护层激光冲击对GH3044涡轮机匣围观组织和性能的影响

针对激光冲击强化涡轮机匣部件难以贴覆吸收保护涂层的问题,提出无保护层激光冲击(LSPwC)+水砂纸磨除烧蚀层的复合工艺,研究LSPwC对GH3044合金微观组织和力学性能的影响,验证复合工艺的可行性。采用能谱仪(EDS)、扫描电子显微镜(SEM)和金相显微镜分析试样表层元素组成和微观组织,通过测试残余应力和高周疲劳寿命表征其力学性能。结果表明,LSPwC在试样表层产生约10~15μm的烧蚀层,烧蚀层内碳、氧元素富集且残余拉、压应力交替存在,烧蚀层以下晶粒和碳化物不同程度地均匀细化;相比原始试样,LSPwC对GH3044合金疲劳寿命提升不明显;水砂纸磨除烧蚀层后,试样表面残余压应力约510 MPa,影响深度层达1 mm,疲劳寿命提高到原始试样的3倍。

GH3044合金激光焊接接头组织和变形均匀性

对GH3044高温合金进行光纤激光自熔焊对接实验,结合OM、SEM、EDS、XRD和预拉伸变形等分析方法研究焊接接头的焊缝形貌、组织变化特征和力学性能,讨论焊缝金属快速凝固过程中的相变及元素偏析。结果表明:热输入的增加会导致熔化的金属量增加,熔池的Marangoni对流效应更明显;焊缝金属上部和下部区域为粗大的柱状晶,中部区域为尺寸较小的柱状晶,熔合线靠近焊缝附近区域为细小树枝晶,热输入较小时,焊缝中心区域有等轴晶生成;焊缝组织主要为γ相、共晶(γ+M6C)相,EDS分析表明合金元素的微观偏析较弱;靠近熔合线的热影响区组织变化较小,但焊缝、热影响区的硬度均高于母材的;随着热输入的减小,焊接接头的硬度、抗拉强度逐渐增大,抗拉强度最大为865 MPa,伸长率为43%。

GH3044线性摩擦焊接头组织特征及其形成机制

进行了固溶强化型镍基高温合金GH3044线性摩擦焊接试验,光镜与扫描电镜组织观察、EDS成分分析及拉伸测试表明,接头中焊缝与热力影响区晶粒明显细化,碳化物分布发生改变使焊缝与热力影响区均可见明显流线,但未对接头拉伸强度造成影响,接头拉伸强度与母材相当。EBSD分析表明,接头主要发生了不连续动态再结晶,并伴随部分连续动态再结晶及静态再结晶,使焊缝与热力影响区中小角度晶界比例大幅增高,孪晶界大幅减少。热力影响区中小角度晶界比例更高,是因为该区形成较强织构而焊缝区再结晶更为充分。

GH3044/GH2747异种高温合金真空电子束焊接头组织和性能

针对GH3044与GH2747异种高温合金进行了电子束焊焊接,利用外观检测、射线检测、金相分析、拉伸性能等测试方法对GH3044与GH2747异种高温合金焊缝形貌、组织和性能等进行了分析。试验结果表明:采用真空电子束焊焊接GH3044与GH2747异种高温合金具有很强的优势,真空电子束焊试验件焊缝的强度均高于母材的强度,焊缝区域的显微硬度明显高于GH2747母材的显微硬度,焊缝经X射线、着色探伤等均满足航标Ⅰ级接头要求。

PtIr25与GH3044异种材料激光焊裂纹缺陷研究

针对PtIr25与GH3044异种材料激光焊,通过宏观检测、拉伸试验、断口分析等对该激光焊接头微观形貌、力学性能、断口与裂纹产生机理等进行了分析。试验结果表明:焊缝圆周存在较长的纵向裂纹并伴有局部呈45°的树枝状横向裂纹。在金属熔点差异、线膨胀系数差异、低熔点共晶化合物等综合作用下,促使焊缝裂纹形成与扩展,导致焊缝力学性能远低于母材的性能。

GH3044合金薄壁零件裂纹、掉块修复工艺研究

通过对某航空发动机GH3044合金薄壁零件裂纹、掉块问题修复工艺的试验研究,确定了合理的焊接修复工艺及工艺参数,探讨了焊接修复对焊接接头的性能和组织的影响。结果表明:缝焊接头去除一侧板材和焊缝后采用连续点焊重新焊接,对焊缝质量和焊接接头强度无明显影响,可采用连续点焊进行某航空发动机GH3044合金薄壁零件双重环的焊接修复。

脉冲电流处理对GH3044合金组织及腐蚀行为的影响

利用脉冲电流对GH3044合金进行时效处理,研究了脉冲电流下合金显微组织的演化规律及机制,并对脉冲电流处理改善合金耐蚀性的机理进行了分析。结果表明,脉冲电流处理能够促进合金中的元素扩散,改变晶界M23C6型碳化物析出的热力学及动力学条件,显著提高合金元素的界面扩散速度,使其界面扩散速度远高于体扩散速度。脉冲电流处理后合金晶界M23C6型碳化物呈典型的不连续析出转变特征。经脉冲电流处理后,合金在力学性能基本保持不变的前提下,耐晶间腐蚀性能得到显著提高。

1Cr18Ni9Ti/GH3044异种金属焊接裂纹分析

异种金属1Cr18Ni9Ti和GH3044在点焊后X光检查时发现裂纹。通过对焊点进行金相检查、断口观察和电镜能谱分析后表面发现:焊缝组织为单相奥氏体组织,裂纹断口为典型焊接热裂纹形貌,焊点中镍含量较高。经过分析验证得出结论:由于焊接过程中GH3044熔入量大,导致焊缝中镍含量增大,形成单相奥氏体组织,产生焊接热裂纹。

GH3044螺栓扩口裂纹原因分析

GH3044螺栓扩口时常出现批量性裂纹,本文通过对裂纹件本身和多批次螺栓的金相组织观察和试验验证,得出结果:GH3044螺栓扩口时出现裂纹与螺栓碳化物析出数量、尺寸和分布方式存在极大关系;控制GH3044螺栓热处理保温温度、保温时间和冷却速度,能控制MC和WCr、M23C6等相的析出,达到有效防止螺栓扩口裂纹产生的目的。

航空工业用难变形高温合金无缝管的制造工艺

钨、钼含量较高的GH3044、GH536镍基高温合金有较高的热强性,热加工成形较困难.用传统的热穿孔和热挤压工艺无法制成荒管及成品管.采用热轧棒镗孔冷轧新工艺,已成功交货10多种不同规格的无缝管,全部符合技术标准并满足用户需要.

火焰筒耐热搪瓷漆熔烧工艺实验研究

某燃气轮机火焰筒内外表面均涂有进口耐热搪瓷漆 ,为尽快掌握该耐热搪瓷漆熔烧工艺 ,按照火焰筒涂层的熔烧工艺在试片上对熔烧工艺的主要工序环节进行对比试验 ,得出以下结论 ,喷砂砂粒大小及涂料粘稠度的变化对熔烧质量影响较小 ,熔烧温度和熔烧时间对熔烧质量影响较大 ,在较高的规定炉温下将零件置入熔烧炉 ,在较短的规定时间内取出零件 。