GH901合金涡轮轴锻造工艺改进

针对某航空发动机GH901合金涡轮轴锻件的粗晶、组织不均匀、超声波探伤杂波超标和最终性能不合格问题,对涡轮轴锻造工艺进行了研究。分析了新旧两种锻造工艺对锻件组织和性能的影响,认为,采用"改锻→拔长→镦头"的新变形工艺可以优化GH901合金涡轮轴锻件的组织和性能。通过工艺改进,产品合格率由原来的50%提高到了几乎100%。所生产锻件的组织、性能、超声波探伤等各项指标全部满足技术标准的要求,且已经过试车考核,装机使用。

GH901合金的碳化物偏聚

通过对强碳化物形成元素Ti和Mo在GH901合金中偏析、扩散过程的探讨,得出对GH901合金锻坯进行1200℃均匀化退火,改善锻件中碳化物偏聚的方法.

论GH901合金真空熔炼铸锭中硼的宏观偏析

硼以间隙固溶态和与Mo形成Mo3B2的化合态两种形式存在于GH901合金中。在GH901合金真空熔炼过程中,硼并不挥发,被氧化的可能性也极小。GH901合金真空熔炼铸锭中硼的宏观偏析,是由硼在GH901合金中的三大特点决定的。硼的最大特点是:在氢、硼、碳、氮和氧这样一些典型的间隙元素中它是原子半径最大的一个,具有强烈的微观和宏观偏析倾向。在晶粒尺度的微观范围内,硼强烈向晶界和枝晶间偏聚;在铸锭尺度的宏观范围内,硼具有明显向结构密度较低的晶区偏聚的倾向,因而铸锭外层细晶区由于结构致密,硼含量相对低些,而柱状晶区由于组织致密度稍差,硼的含量相对高些。硼的另一个特点是,具有与Mo形成Mo3B2的很强的化学亲和力,但由于GH901合金中总硼含量少,大部分硼将首先间隙固溶于晶界和树枝晶间界,随后冷却时以二次Mo3B2的形式析出,而以一次Mo3B2的形式在铸锭凝固过程中最后结晶的硼量不很多,因而,铸锭中心的等轴晶区中硼的含量不会太高。硼的第三个特点是在高温下的扩散系数很大,因而铸锭均匀化处理时,随着M3B2的溶解,间隙固溶态硼的数量急剧增加,硼明显地表现出从外层的细晶区向内层的柱状晶区进一步偏聚的倾向。GH901合金真空熔炼铸锭中硼的宏观偏析程度取决于铸锭表面细晶区的厚度和Mo在铸锭截面上分布的均匀程度。因而,真空感应熔炼铸锭中硼的宏观偏析程度主要取决于浇注温度、全熔后的保温温度和保温时间。而真空电弧重熔铸锭中硼的宏观偏析主要与熔池的大小和深度有关,因而主要取决于稳定熔炼电流的大小。铸锭经变形,破碎铸态组织,获得均匀一致的再结晶组织后,由于消除了晶区结构密度差,可使硼在制件截面上的分布趋于均匀一致。

GH901合金碳化物的研究

通过对GH901合金冶炼、加工工艺及碳化物的研究,确定了合理的冶炼工艺及热加工工艺。

高温合金GH901车削加工刀具磨损实验测试及理论建模

用A、B和C这3种不同型号的刀具,采用40 m/min和60 m/min两种切削速度对高温合金GH901进行了车削实验,通过观察刀具后刀面磨损状态,建立了各类型刀具的主后刀面磨损曲线,并根据刀具磨损情况和磨损曲线对刀具类型进行了优选,最后利用典型磨损曲线建立了刀具磨损预测模型。实验与模型预测结果的最大均方根误差和最大平均绝对误差分别为0.04349,0.03943 mm,误差偏小证明了该预测模型的有效性。综合车削性能由高到低依次是A、B和C刀具。切屑类型以长环形螺旋切屑为主,切削速度越高,刀具寿命明显降低。

渗氮层对GH901合金在700℃下氧化行为的影响

采用扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)、X射线衍射(XRD)等研究了GH901合金未渗氮试样和渗氮试样在700℃空气中的氧化行为。结果表明:未渗氮试样氧化动力学曲线遵循抛物线规律,渗氮试样符合直线规律。未渗氮试样基体表面由单一的Cr_(2)O_(3)和(Cr_(0.88)Ti_(0.12))2O_(3)氧化层组成,氧化层表面有少量TiO_(2)生成,氧化过程由氧向内扩散和Cr、Ti向外扩散控制。渗氮试样由于渗氮层CrN、TiN相的出现使得合金氧化机理发生转变,氧化速率显著增加,表面氧化层呈现3层结构:Fe_(2)O_(3)外层、NiFe_(2)O_(4)内层、Ti-Cr混合氧化物组成的内氧化区,氧化过程由氧向内扩散和Fe、Ni向外扩散控制。

GH901高温合金在典型海洋大气环境中的腐蚀行为

目的 研究南沙岛礁典型海洋大气环境对GH901高温合金腐蚀行为的影响。方法 在南沙美济礁典型环境中开展GH901高温合金大气暴露试验,利用金相显微镜分析GH901高温合金在我国南沙美济礁典型环境中的腐蚀特征,定期测试该材料的拉伸强度,分析样品的外观和微观形貌。结果 自然暴露1a,GH901高温合金拉伸试样基体表面尚未发生明显的腐蚀现象,在575℃高温力学测试条件下的抗拉强度、断后伸长略有波动,其高温力学性能并未在短期自然暴露中随试验时间的延长而明显变化。结论 GH901高温合金拉伸试样在岛礁大气环境短期暴露下具有良好的耐蚀性,在575℃温度条件下具有良好的力学性能稳定性。

QPQ工艺温度对GH901合金渗氮层组织性能的影响

采用QPQ盐浴复合处理技术,对GH901合金分别在600、620、650℃温度下渗氮5 h,然后均在400℃盐浴氧化30 min。利用XRD衍射仪、金相显微镜、极化测试和显微维氏硬度计和扫描电镜研究了不同渗氮温度条件下GH901合金渗层组织以及性能。结果表明,随着处理温度的升高,试样的渗层厚度呈线性增加,表面显微硬度显著增加,几乎是未处理试样表面显微硬度的3倍。然而由于Cr N的形成造成了表面渗氮层饱和固溶体中Cr含量的减少,导致GH901耐腐蚀性能下降,并且随着工艺温度的升高,耐腐蚀性能下降严重。

锻造工艺对GH901高温合金涡轮轴锻件磨损性能的影响

采用不同的始锻温度、终锻温度和锻压速度对GH901高温合金涡轮轴毛坯进行了锻造,并分别进行了25℃室温和600℃高温环境下的耐磨损性能测试与分析。结果表明:在试验条件下,随始锻温度从1060℃升高至1140℃,终锻温度从860℃升高至940℃,或锻压速度从6 mm/s增加至12 mm/s,锻件的室温和高温磨损体积均先减小后增大,耐磨损性能先提高后下降。高温合金涡轮轴锻件始锻温度优选为1120℃,终锻温度优选为920℃,锻压速度为10 mm/s。

GH901高温合金主蒸汽阀阀杆断裂原因分析

为了解某300 MW机组汽轮机左、右侧2根GH901合金材质的高压主蒸汽阀阀杆在仅运行100 h后发生断裂的原因,采用宏观形貌观察、化学分析、显微组织观察及力学性能试验等方法,对断裂阀杆进行研究及分析。结果表明:阀杆制造过程中未严格按照图纸加工,造成弹簧孔外壁过渡切削,后采用堆焊补救;堆焊区母材、熔合线存在的多处裂纹和未熔合等原始焊接缺陷是断裂的起源,阀杆与弹簧孔变径过渡区的应力集中,使焊接缺陷快速扩展,同时阀杆母材较差的塑韧性,也加快了裂纹的扩展速度,造成阀杆的快速断裂。

GH901高温合金阀杆的加工方法浅析

本文从GH901这种镍铁基高温合金材料的特点入手,结合我单位在加工GH901高温合金主汽门阀杆的实际情况,从工艺流程、刀具选择等方面对GH901高温合金阀杆加工进行分析,通过多次工艺试验,比较各种工艺方案,确定理想的加工方法,使这种难加工材料阀杆在我单位试制成功,满足设计要求。

18MN径锻机锻制GH901台阶轴工艺优化研究

针对GH901合金台阶轴锻件在20MN快锻机或4t电液锤生产始终存在成材率低和晶粒粗大等难以克服的"瓶颈"问题,通过采用18MN径锻机工艺试验,利用二连体、多连体的锻造成形方式可有效提高成材率,利用径锻过程合理控制锻件变形量、变形温度、变形速率等热加工过程关键因素可有效解决晶粒度粗大等的问题。

超临界600MW机组主汽阀阀杆断裂原因分析

采用宏观形貌观察、化学成分分析、显微组织观察与力学性能试验等方法,对某超临界600MW机组主汽阀阀杆断裂原因进行了分析。结果表明,该高温合金阀杆母材弥散分布富Al、富Si、富Ti和富Mo的强化颗粒,显微组织异常,且拉伸塑性与冲击韧性较差,是导致其在丝扣退刀槽处发生脆性断裂的主要原因。建议对同批次和同类型的主汽阀阀杆采取适当的措施进行处理,确保机组安全运行。