GH4049高温合金球体渗铝工艺研究

为了提高高温合金GH4049球体的耐磨性及延长其使用寿命,采用固体渗铝法对其表面进行渗铝处理,分析了不同渗铝温度、渗铝时间对渗层深度和硬度的影响。结果表明,随着渗铝温度和渗铝时间的延长,渗层深度越深,而中心硬度有所降低;在渗铝温度为950℃,渗铝保温时间为10~12 h时,获得的渗铝层深度为30~50μm,心部的硬度达到30.5~37.5 HRC,能够满足生产工艺要求。

GH4049镍基高温合金的高温蠕变行为

研究了镍基变形高温合金GH4049,在实际工作温度范围700900℃,应力137600MPa下的高温拉伸蠕变行为,得到了蠕变后的高温应变恢复曲线。提出了应用参数优化估计的方法,在较大温度及应力范围内,计算稳态蠕变率的宏观唯象公式中的各参数,并用ZA27和GH4049合金的实验数据验证了该方法的可行性。GH4049合金各温度下的稳态蠕变速率与所施加的应力,在双对数坐标系下呈线性关系,应力指数平均值为7.6851,平均稳态蠕变激活能为543.6kJ/mol。

脉冲电流对GH4049合金静态再结晶行为的影响

为解决高温合金的难变形问题,研究了高密度脉冲电流对GH4049合金静态再结晶行为的影响规律,分析了再结晶起始温度、再结晶激活能随脉冲电流频率变化的规律及机制,讨论了时效过程中粗化γ'相对合金再结晶行为的影响.研究表明:与常规温度场相比,脉冲电流作用下GH4049合金的静态再结晶起始温度明显降低,且降低幅度随脉冲电流频率、电流密度增加而增大;粗化的γ'相对合金的静态再结晶有促进作用,这对于解决难变形镍基高温合金热加工变形温度区间窄的问题具有积极意义.

表面纳米化对GH4049镍基高温合金性能的影响

超声喷丸(USSP)处理工艺在GH4049镍基高温合金表面制备出了纳米表面晶层,分析了不同超声喷丸强度和喷丸时间对其屈服强度、抗拉强度、显微硬度的影响,并通过试验分析了经表面纳米化后试件的残余应力分布。研究结果表明,喷丸时间的增加对材料强度的提高无直接关系,且随喷丸时间的增长,由于材料表面的损伤,会使材料的强度降低。经超声喷丸处理后,显微硬度较未处理试件明显提高,试件表面形成大约0.2mm厚度的压应力层,最大压应力远超过材料的屈服极限δs。

变形量分配对GH4049高温合金晶粒组织的影响

通过预锻和终锻2火次锻造试验,研究了变形量分配对GH4049合金锻后晶粒组织的影响。结果表明:预锻和终锻两火次变形量分配对GH4049合金的晶粒组织有明显影响,当预锻变形量较小时,合金经终锻变形后,组织中极易出现粗晶和晶粒不均匀现象;经较大的预锻变形及合理的终锻变形后,合金可得到均匀组织,并建议预锻变形量在35%左右,终锻变形量在25%以上。

镍基高温合金GH4049的高温低周疲劳行为

研究了锻造镍基高温合金在500～800℃温度范围内的循环应力响应和疲劳寿命行为.结果表明,在各种温度和较高应变幅下,合金均呈现循环硬化;在相同应变范围下,合金的疲劳寿命随着试验温度的升高而降低.此外,利用扫描电子显微镜对疲劳试样的断口进行了分析.

镍基高温合金GH4049高温疲劳小裂纹扩展规律的试验观察

对镍基高温合金GH4049在不同载荷与不同温度下疲劳小裂纹萌生和扩展进行了试验,利用复型技术和光学显微镜观测了裂纹尺寸演化全过程,发现高温疲劳损伤是一个多裂纹系统,且损伤起始于晶界,寿命前期是以裂纹萌生为主的均匀损伤,后期则为以裂纹扩展、合并为主的局部化损伤。

GH4049合金的热变形行为及组织演变

在Gleeble-1500热模拟机上进行GH4049合金的热压缩实验，获得合金在温度为1090～1180℃、应变速率为0．1~50s-1条件下的应力一应变曲线。对峰值应力进行线性回归获得合金在不同变形条件下的材料常数，通过非线性回归建立合金的热变形本构方程。结果表明：随着变形温度升高，动态再结晶更加充分，晶粒尺寸变大；随着应变速率增加，晶粒组织趋于均匀，晶粒尺寸先减小后增大。

GH4049高温合金热变形中的动态再结晶预测

以GH4049高温合金在变形温度为1060~1180℃、应变速率为0.1~50 s^-1范围内的等温压缩实验为基础,通过获得的真应力-真应变曲线预测了合金不同热变形条件下的动态再结晶体积分数。基于金属变形过程中的应变硬化、动态回复和动态再结晶软化平衡原理,分析了GH4049高温合金的流变行为,建立了合金热变形过程中动态再结晶临界应变、峰值应变与Zener-Hollomon参数的关系式;通过计算GH4049高温合金不同热变形条件下的动态再结晶体积分数,建立了合金动态再结晶体积分数的Avrami模型,量化预测出GH4049高温合金热变形中的动态再结晶发生比例。动态再结晶体积分数预测值与微观组织实验测试结果一致,证明了GH4049高温合金动态再结晶体积分数预测模型的准确性,可以用于GH4049高温合金工程应用中的动态再结晶预测。

GH4049合金的热加工图研究

在Gleebe-1500热模拟机上对GH4049合金进行了热模拟压缩实验,采用动态材料模型建立了合金的热加工图。基于热加工图研究了GH4049合金在温度为1060～1180℃、应变速率为0.1～50 s-1条件下的热变形特性。结果表明,GH4049合金的热变形失稳区域集中在温度为1060～1110℃、应变速率为0.7～50 s-1及温度为1120～1180℃、应变速率为1.8～50 s-1的两个区域内;在合金的热变形稳定区域内,温度为1110～1175℃、应变速率为0.1～1.8 s-1是合金典型的动态再结晶区域,对应的峰值效率为32%。

用ICP-AES法同时测定GH4049中12种元素的含量

介绍了用全谱直读型等离子体发射光谱仪同时直接测定GH4049高温合金中Mn、Si、Cr、P、Mo、Al、Ti、V、B、W、Fe、Co等元素含量的方法,并对各种测试条件及测试结果进行了讨论.

带中心孔的镍基高温合金GH4049的高温疲劳短裂纹扩展规律

对疲劳试样GH4049镍基高温合金在同一载荷与不同温度下的疲劳短裂纹扩展进行了试验,利用复型技术和光学显微镜观测了裂纹形态演化全过程。发现应力集中条件下的高温疲劳短裂纹扩展主要是单裂系统破坏,随着温度升高,短裂纹逐渐变为多裂系统,并以多裂纹的合并形式进行最终破坏;扩展方式由穿晶到沿晶和穿晶的混合方式进行,温度越高,短裂纹起裂越早,裂纹平均长度越短,短裂纹扩展速率反而越慢。

GH4049高温合金在表面不同状态下的残余应力

采用扩展扫描方法在X射线衍射应力分析仪上测定了由GH4049高温合金所制叶片表面铣加工、磨加工、表面吹砂和表面渗铝等不同状态下的表面残余应力。结果表明,铣加工产生了残余拉应力而磨加工和表面渗铝产生了残余压应力。

疲劳裂纹扩展的门槛值研究

通过对35SiMnMoV复相钢的常温疲劳试验研究和GH4049镍基高温合金的高温疲劳试验研究,获得了大量的试验数据并得出了相应的裂纹扩展行为规律。采用对比分析方法,从疲劳裂纹的门槛值角度出发,归纳总结了疲劳裂纹的扩展规律。

难变形GH049合金热轧棒材新工艺的研制

本文研究了GH4049合金电渣锭高温均匀化后采用恒温韧性轧制新工艺,减少了轧制火次,改善了表面质量,有效地提高了生产效率和成材率。

航空发动机叶片箍段开裂原因分析

通过力学性能检测、外观及痕迹分析、断口分析及金相检验等方法对某航空发动机试车后涡轮叶片的开裂箍段进行分析。结果表明:箍段材料性能指标正常,晶粒度满足使用要求,箍段开裂与材质、工作环境无关;进一步进行室温故障模拟试验,发现在大应力条件下,箍段的断口形态与失效箍段一致,均呈现沿晶断裂特征;表明箍段失效是装配不当引起的异常应力导致的过载开裂,GH4049合金的材料特性决定了其在室温下过载断口呈现沿晶断裂特征。

疲劳裂纹扩展的门槛值研究

通过对35SiMnMoV复相钢的常温疲劳试验研究和GH4049镍基高温合金的高温疲劳试验研究，获得了大量的试验数据和得出了相应的裂纹扩展行为规律。采用对比分析方法，从疲劳裂纹的门槛值角度出发，归纳总结了疲劳裂纹的扩展规律。