镍基高温合金GH3536箔材高温氧化与组织演变行为

本文研究了镍基高温合金GH3536箔材在400、600、800℃处理100、300、500 h的氧化行为与组织变化。采用光学显微镜、X射线衍射、扫描电子显微镜、能谱及显微硬度计分析了箔材的氧化表面形貌、物相、微观组织以及显微硬度。结果表明:箔材氧化遵循抛物线规律,氧化层以Cr_(2)O_(3)为主,随氧化程度的加重,氧化层表面出现了尖晶石氧化物;箔材经过不同温度氧化处理后,内部析出相的种类与形态差异显著,主要析出相为M_(23)C_(6)、M_(6)C、σ、μ,且在800℃处理时,氧化层形成与析出相析出两者间出现耦合现象,导致晶界μ相的析出位置逐渐移向箔材中部。

退火温度对GH3600合金箔材组织与性能的影响

目的探究退火温度对GH3600镍基高温合金箔材微观组织及力学性能的影响。为制备综合性能良好的GH3600箔材提供参考。方法将厚度为2 mm的铸态板材反复轧制退火得到组织均匀的0.3 mm厚度带材,再利用四辊冷轧机将带材轧制成厚度为0.1 mm和0.05 mm的箔材,然后将2种厚度箔材在950、1000、1050℃下保温1 h后空冷。通过金相观察、电子探针、EBSD检测及XRD分析来研究箔材的微观组织演变。通过拉伸实验检测箔材的室温拉伸性能。结果随着变形程度的增大,轧制态箔材晶粒沿轧制方向被拉长得更加明显。在相同热处理参数下,0.05 mm退火态箔材晶粒尺寸更小。退火后,箔材晶粒发生了回复再结晶并析出了细小的碳化物。随着退火温度的升高,晶内碳化物逐渐减少,孪晶界比例增大,再结晶程度及晶粒尺寸增大。0.05 mm箔材在1050℃退火时,其晶粒迅速粗化,在厚度方向上出现单层晶,导致箔材的抗拉强度及延伸率出现异常降低的现象,即“越小越弱”的尺寸效应。结论适宜的热处理工艺有助于改善箔材的微观组织,进而提高其力学性能。0.05 mm箔材在950℃下退火1 h时,其延伸率为19.1%,屈服强度以及抗拉强度分别达到293 MPa和560 MPa,综合力学性能良好。

GH3600合金箔材在航空发动机中长期服役后组织演化

以厚度0.05 mm的GH3600合金箔材制备的隔热层壳零件为研究对象,利用光学显微镜、扫描电镜及能谱分析等检测手段,探究了随航空发动机服役400 h后氧化程度差异较大的异常和正常隔热层壳零件的组织变化规律.结果表明:服役后,正常零件和异常零件的晶粒均发生了长大;正常零件中可观察到较多的M_(7)C_(3) 相,但数量少于初始固溶态,而异常零件的M_(7)C_(3) 相几乎完全溶解;异常零件表面氧化层较厚,为双层氧化物结构,较多晶界均已氧化开裂;正常零件氧化层较薄,为单层氧化物结构,仅在表面出现沿晶的裂纹.该研究结果表明,较长时间超温服役是异常隔热层壳零件产生的原因.

热等静压对激光选区熔化增材制造GH3230高温合金微裂纹与组织的影响

为揭示GH3230高温合金的激光选区熔化增材成形性,研究了热等静压对激光选区熔化增材制造GH3230高温合金微裂纹与组织及拉伸性能的影响。结果表明,激光选区熔化增材制造GH3230高温合金沉积态存在凝固微裂纹,该裂纹在XOY截面呈现龟裂特征,在ZOY截面呈现线状;热等静压之后,激光选区熔化增材制造GH3230高温合金的一部分微裂纹可以消除,另一部分较长的微裂纹难以消除。激光选区熔化增材制造GH3230高温合金沉积态组织基本为片状固溶体组织,在晶界附近存在少量析出碳化物;热等静压之后,在晶界附近析出大量的MoWCr碳化物,而晶内析出MoWCr碳化物数量多且尺寸较小。凝固微裂纹导致激光选区熔化增材制造GH3230高温合金沉积态XY方向抗拉强度及延伸率降低,而热等静压能减小大尺寸微裂纹,消除小尺寸微裂纹及气孔,可大幅提高XY方向的抗拉强度和延伸率。

GH536高温合金钻削力试验研究

对GH536高温合金进行钻削试验,设计单因素试验研究钻头直径d、主轴转速n和进给量f在钻削过程中对钻削力和扭矩的影响趋势。试验结果表明:钻削力和扭矩与钻头直径和进给量成正相关,与主轴转速成负相关。通过三水平三因素正交试验进一步分析各个钻削参数对钻削力和扭矩的影响程度,利用极差分析法得出对钻削力和扭矩影响程度最大因素的是钻头直径,其次是主轴转速,最后是进给量。将正交试验数据代入指数形式的钻削力和扭矩的经验公式中,得到修正后的经验公式中的参数值,从而得到新的GH536高温合金钻削力经验公式。通过比较试验数值和公式计算数值发现,钻削力和扭矩的平均误差均在10%左右,因此建立的钻削力经验公式对实际钻削GH536高温合金具有参考意义。

国产和进口GH536高温合金箔材对比分析研究

针对国产GH536高温合金箔材成形性能差的问题，对国产材料和美国材料从化学成分、力学性能、织构分析、XRD分析、显微组织等方面进行了对比研究。结果表明，国产材料塑性较低而强度较高，必须通过成分控制和工艺控制，来改善国产材料的力学性能，提高箔材的塑性指标和增强抗压的能力。另外，减少和控制碳化物的数量，有利于控制和改善箔材的织构类型和程度，可以形成有利的再结晶织构，进而提高国产GH536高温合金箔料的冲压成形性能。

电弧增材制造GH4169合金均匀化热处理组织特征、力学性能和蠕变性能研究

为深入探究电弧增材制造GH4169合金热处理组织特征,针对不同热处理工艺对GH4169合金组织及相的影响开展研究,以确定最佳的均匀化热处理工艺。采用电弧熔丝增材制造技术成形GH4169合金试块,研究不同均匀化热处理温度下试样微观组织和力学性能的变化。结果显示,随着均匀化温度的提升,Laves相逐渐溶解至完全溶解,试样组织逐渐变得均匀。当均匀化温度升至1 100℃时,Laves相完全溶解,试样水平方向和垂直方向均为等轴晶,组织各向异性消除。经过1 100℃均匀化处理再进行固溶+双时效处理,材料强度明显提升,相比沉积态增加50%,且材料的蠕变性能远高于锻件标准。研究表明,通过控制均匀化热处理温度和后续的热处理工艺,能有效提升电弧增材制造GH4169合金的力学性能和蠕变性能。对于优化电弧增材制造GH4169合金的工艺参数,提高其综合性能具有重要意义。

影响冷轧GH536合金箔材成形性能的因素分析

针对国产GH536合金箔材成形性能差的问题，对国产材料和美国材料从化学成分、力学性能、织构分析、XRD分析、显微组织等方面进行了对比研究。结果表明：国产材料塑性较低而强度较高，必须通过成分控制和工艺控制，来改善国产材料的力学性能，提高箔材的塑性指标和增强抗压的能力。另外，减少和控制碳化物的数量，有利于控制和改善箔材的织构类型和程度，可以形成有利的再结晶织构，进而提高国产GH536合金箔料的冲压成形性能。

GH536镍基高温合金焊接组织演变

使用体视显微镜、光学显微镜、扫描电镜及其能谱仪对GH536焊接接头组织进行分析,结果表明:固溶态GH536由γ基体、大量M6C及少量M23C6组成;焊后,大量M6C在晶内弥散析出,在晶界和孪晶界上不连续析出,原有的碳化物长大。热影响区分为三个区域:靠近母材处,存在粗大"岛链状"碳化物;中部,部分碳化物重新固溶入基体,存在"网链状"碳化物;靠近熔合线,存在碳化物贫化区。焊缝处碳化物在晶界和枝晶间析出,从边缘到中心逐渐凝固:初始阶段,组织为非外延式生长的胞状晶,生长方向垂直于熔合线;中间阶段,组织转变为柱状树枝晶,且越靠近焊缝中心,晶粒尺寸越大;中心为粗大的等轴状树枝晶。焊接过程中,焊缝金属中各元素未损失。

La对FeCrAl合金箔材抗高温氧化性能的影响

采用真空感应熔炼的方法制备了系列FeCr2 0 Al5 La和未添加稀土的FeCr2 0 Al5 合金 ,经锻造、热轧、冷轧等工序制得厚度为 60 μm的合金箔材 ,并研究了其高温抗氧化性能。采用SEM和TEM观察了氧化膜的显微组织和结构 ,结果表明 。

GH536高温合金氩弧焊接头力学性能及组织

通过拉伸、弯曲、硬度和金相分析等对GH536高温合金氩弧焊焊接接头的组织和性能进行了研究.试验结果表明：GH536高温合金焊接接头的抗拉强度为806.7 MPa,屈服强度为440.2 MPa,基本与母材相同,接头的伸长率和断面收缩率比母材略低;接头具有良好的弯曲性能,接头硬度HV在150~270之间;焊缝为奥氏体组织,呈等轴树枝状;焊接热影响区和母材均为奥氏体组织,但热影响区晶粒长大严重.

高温合金GH536表面粗糙度试验研究

采用正交实验法对高温合金GH536进行了铣削实验.研究了硬质合金铣刀铣削该材料时其表面粗糙度的变化规律,并得到了刀具的进给速度、主轴转速和切削深度对表面粗糙度(Ra)的影响规律.实验研究得出用硬质合金刀具铣削高温合金GH536时,对Ra影响最显著的因素为铣削速度,其极差为0.857;其次为进给量,极差为0.312;最不显著的因素为切削深度,极差为0.301.

GH4099高温合金电弧增材制造工艺研究

研究了GH4099高温合金电弧增材制造材料的显微组织及力学性能,结果表明:GH4099高温合金电弧增材制造过程中材料流动性较差,需采用He气进行保护才能满足成形需求;电弧增材制造组织呈现出较为明显的各向异性,其中垂直于增材方向呈现出连续的列状枝晶,而平行于增材方向则呈现出等轴晶组织,在等轴晶内部存在着树枝晶亚结构,大量γ′强化相及MC碳化物弥散分布在等轴晶晶界和晶粒内部;经常温与900℃高温力学测试,GH4099高温合金电弧增材制造材料抗拉强度和常温断后延伸率均满足GB/T 14996—2010《高温合金冷轧板》标准要求,但900℃高温断后延伸率低于标准要求。

内燃机用激光增材制备GH4169镍基高温合金的组织及硬度

为了提高内燃机的耐高温稳定性,利用激光增材技术制备内燃机用GH4169镍基高温合金,测试分析固溶温度对其组织演变和硬度的影响。结果表明:激光增材制造GH4169合金形成柱状晶,Laves相基本生长在枝晶间。随着固溶温度升高到950℃后,部分区域生成了条纹形晶界,晶粒中的枝晶已经减少,试样晶粒明显细化。经过更高的固溶温度处理后,合金组织含有的Laves相比例发生了减小,同时其外形也从无规排列的长链结构转变至更加细小的颗粒。900℃固溶处理试样显微硬度高于沉积态;当固溶温度进一步上升时,试样显微硬度减小。当固溶温度上升后,合金基体内的Laves组织与δ相都发生了更大比例的溶解,引起试样显微硬度的减小。

GH536高温合金试验研究及切削用量优化

薄壁支撑环属于航空发动机燃烧室典型的薄壁环形件,但其零件结构刚性差,加工过程中极易变形。为更好地减少零件的加工变形,本文以铣削力为研究对象,采用单因素和正交试验相结合的方法,研究切削用量与切削力的影响规律,建立能有效预测GH536高温合金切削力的经验数学模型。并采用遗传算法,以切削力Fx最小为优化指标,通过MATLAB软件计算获取最优切削用量组合。实验结果表明:优化后的各项参数可有效减小薄壁支撑环加工过程中的切削力,进而减少零件变形量。

工艺参数对增减材复合制造GH3536高温合金表面质量的影响

GH3536高温合金具有优异的耐腐蚀性和高温强度,常用于燃烧室和燃气轮机等高温零部件的制造。增减材复合制造(ASHM)技术综合了增材成形灵活性高和减材表面质量好的优势,是制造高性能GH3536零件的有效途径。由于ASHM采用增材和减材交替进行的方式,因此确定最优的增材工艺参数,选择合适的刀具类型对提高GH3536零件的制造质量具有重要意义。利用激光选区熔化制备了增材试样,检测了试样的相对致密度以获得GH3536的最优增材成形参数。利用扫描电子显微镜和电子背散射衍射对最优增材成形参数下加工的GH3536的微观结构进行了观察。开展了GH3536的ASHM实验,研究了球头刀、圆鼻刀、平面铣刀三种不同类型刀具对试样减材加工表面质量的影响。结果表明:当激光功率为400 W、扫描速度为1750 mm/s时,增材试样无明显缺陷,相对致密度达到99.93%,是增材成形的最优参数;采用圆鼻刀加工的GH3536表面粗糙度可达0.211μm。本研究可为GH3536零件的ASHM参数和刀具类型确定提供指导和参考。

高温钛合金冷轧箔材

高温应用的各种钛合金,已由美国马萨诸塞州阿特尔伯勒市得克萨斯仪器公司冶金材料分公司冷轧成厚度为0.025～0.05mm的箔材。高温合金的箔材过去只能用化学蚀刻,化学蚀刻法引起箔材的性能低劣和不良的尺寸控制。 该公司制造的箔材使用了依等压热机械处理而变化的工艺,据说该工艺能修整微观结构,控制尺寸和表面光洁度。

高温钛合金冷轧箔材

美国阿特尔伯勒市一家公司,成功地将多种高温钛合金冷轧成厚度为0.025-0.05毫米的箔材。

电弧微铸锻复合增材制造GH4169D高温合金的显微组织与力学性能

GH4169D合金作为一种新型的高力学性能和高稳定性的镍基高温合金,在用于制造高性能复杂结构零件方面具有巨大应用价值,但该合金在电弧增材制造中表现出柱状晶粗大、力学性能各向异性等问题。本工作采用电弧微铸锻复合增材制造(hybrid arc and micro-rolling additive manufacturing,HARAM)技术成形GH4169D高温合金试块,并制定多种热处理制度对所成形的试块进行热处理。运用OM、SEM、EBSD、EDS、XRD、TEM等手段以及室温拉伸实验对合金的微观组织和力学性能进行观测和分析,并与常规电弧熔丝增材制造(wire and arc additive manufacturing,WAAM)方法成形的GH4169D合金进行对比。结果表明,HARAM技术中同步轧制的“微锻”作用能有效地使合金原本粗大的柱状晶发生“破碎”。与常规WAAM方法相比,采用HARAM技术所成形合金的室温抗拉强度提高(X向提高48 MPa,Z向提高90 MPa),力学性能的各向异性得到有效抑制。均匀化+固溶+双时效热处理有效消除了HARAM技术成形合金中的Laves偏析相,并促进受“微锻”作用的合金组织发生再结晶,使晶粒比未热处理时更为细小均匀,合金的综合力学性能达到最优(抗拉强度和断后延伸率X向为1366 MPa和25.0%,Z向为1354 MPa和24.6%)。

镍基高温合金GH3536带箔材的再结晶与晶粒长大行为

用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)及X射线衍射分析(XRD)等手段表征不同厚度的冷轧态GH3536微米尺度带箔材退火后的显微组织和结构特征,研究这种材料的再结晶和晶粒长大的规律。结果表明,冷轧变形后的GH3536带箔材的晶粒组织呈线条状,其主相为γ相;建立了厚度为200、100和50μm的GH3536带箔材在1050~1150℃退火10~60 min的晶粒长大方程,得到晶粒长大的激活能分别为Q_(200μm)=800.34 kJ/mol,Q_(100μm)=609.50 kJ/mol,Q_(50μm)=314.79 kJ/mol。厚度较小的GH3536带箔材其晶粒长大激活能也较小,晶粒更容易长大。影响晶粒长大的因素与变形程度和析出相颗粒有关。