两种取向Ni_(3)Al基单晶高温合金的组织和拉伸性能

为了研究晶体取向对Ni_(3)Al基单晶高温合金组织和力学性能的影响,采用扫描电镜和拉伸试验机研究了[001]和[111]两种取向合金的显微组织和拉伸性能.结果表明:经过热处理后,在单晶棒横截面内[001]取向合金γ′相为立方形,[111]取向合金γ′相为三角形或六角形;[001]和[111]取向合金存在屈服强度随温度升高而升高的反常屈服现象;[001]与[111]取向合金均呈现明显加工硬化现象,两种取向合金的屈服强度峰值范围分别为600~800℃与400~600℃;两种取向合金均表现为韧性断裂.

B元素对某Ni_(3)Al基高温合金的微观组织和力学性能的影响研究

由于Ni_(3)Al基高温合金具有抗蠕变强度大、耐腐蚀、抗氧化等优异的高温性能。作为多组元的金属间化合物,合金组分的变化会直接影响到Ni_(3)Al基高温合金的性能表现。为优化合金成分,获得最佳的合金性能,研究了晶界强化元素B含量变化对Ni_(3)Al基高温合金组织和性能的影响。结果表明,合理控制B元素含量,能够增加合金的持久时间和塑性。当B元素含量在0.012%~0.021%时,合金在1100℃的拉伸性能和1050℃/100 MPa及1100℃/60 MPa的持久性能达到最佳。

壁厚对某Ni_(3)Al基高温合金铸件的微观组织及性能影响研究

通过设计不同壁厚薄板铸件,研究了不同壁厚对Ni_(3)Al基高温合金铸件组织和性能的影响。随着壁厚的增加,合金的二次枝晶臂随之增加。从元素分布上看,壁厚的增加会降低合金中Hf、Cr和Mo元素的偏析程度,促进Ti元素向枝晶间的偏析以及Al元素向枝晶干偏析,W元素的偏析程度则总体下降。从力学性能上看,壁厚增加会导致合金的拉伸强度和拉伸塑性显著增加。

一种Ni_(3)Al基高温合金冷热疲劳性能研究

航空发动机叶片在服役时会经历反复升至高温又冷却的过程,这对于叶片材料Ni_(3)Al基高温合金的抗冷热疲劳性能提出了较高的要求。本文对一种Ni_(3)Al基高温合金进行了不同温度区间以及不同热循环次数对于裂纹产生及扩展的影响,并进行了不同周次的冷热循环试验。结果表明:冷热疲劳过程中,该Ni_(3)Al基高温合金裂纹沿着共晶组织扩展,共晶含量的多少直接影响合金的抗冷热疲劳能力。在25℃■1100℃下的抗冷热疲劳能力优于合金在25℃■1150℃下的抗冷热疲劳能力。在25℃■1100℃冷热疲劳裂纹长度与热循环次数是近似线性关系,其表达式为a=-1.22+0.233N。

Re对Ni_3Al-Mo基合金的1150℃氧化性能的影响(英文)

研究3种Ni3Al-Mo基合金在1150℃时的静态氧化行为。采用XRD、SEM和EPMA对氧化后试样的表面、截面形貌以及元素在氧化膜的分布进行研究。结果表明:氧化膜主要分为3层,最外层为NiO层,中间层由NiO、NiAl2O4及少量NiMoO4组成,最内层主要由富Al的NiAl2O4、Al2O3组成。Re元素主要分布在中间层,在氧化过程中起到"扩散障"作用,降低Al、Mo元素向外扩散的速率,促使在内层形成富铝氧化膜层以降低氧化速率,提高合金的抗氧化能力。

一种高W、Mo含量Ni_3Al基合金的高温氧化行为

研究了一种高W、Mo的Ni3Al基合金的1050℃静态抗氧化行为,并采用扫描电镜对不同时间氧化后合金的氧化层形貌进行分析,利用X射线衍射仪分析氧化产物的种类和数量,氧化动力学研究表明,合金的氧化动力学曲线不遵循抛物线规律,以W代Mo,能一定程度上改善高Mo的Ni3Al基合金的1050℃抗氧化性能。1050℃/100h静态氧化产物主要为NiO,NiAl2O4和NiWO4,外层氧化镍与内氧化层之间为结合薄弱区,仅氧化1h后,在冷却过程中,该区域就产生大面积开裂,致使外氧化层脱离。随氧化时间增长,合金/氧化层界面的NiAl2O4/Al2O3阻挡层逐步形成,在氧化100h时基本连续,有效降低了合金的氧化速率。

单晶Ni_3Al基高温合金微铣削表面粗糙度试验研究

为研究单晶高温合金的微铣削表面粗糙度,采用直径为0.8mm的双刃硬质合金微铣刀,对典型的单晶Ni3Al基高温合金IC10进行微尺度铣削的三因素五水平正交试验研究。通过极差分析找出主轴转速、进给速度、进给深度对微铣削表面质量影响的主次因素。通过优化获得理想的切削工艺参数组合,所获表面粗糙度为801nm。对其切削机理和影响表面质量的原因进行深入的分析,其结果对单晶高温合金的微加工理论的机理揭示具有一定的指导意义。

拉晶速率对Ni3Al基单晶合金IC6SX凝固组织和高温持久性能的影响

采用螺旋选晶法制备Ni_3Al基单晶合金IC6SX试棒,研究了不同拉晶速率对凝固组织和高温持久性能的影响.结果表明,Ni_3Al基单晶合金IC6SX凝固组织为树枝状,随着拉晶速率从1.5 mm/min增加到6 mm/min,一次枝晶间距逐渐减小.与普通镍基高温合金不同,位于枝晶干处的次生γ′相尺寸比枝晶间处的大.随着拉晶速率的增加,枝晶干和枝晶间处的γ′相尺寸都逐渐减小,由不规则形状逐渐立方化,枝晶间处的初生γ′相的数量逐渐增多.一次枝晶间距和γ′相尺寸对高温持久性能影响显著,随着拉晶速率的增加,组织细化,铸态IC6SX单晶合金的高温持久寿命增加.

显微组织调控提升Ni基单晶高温合金蠕变寿命

航空发动机被称为“工业上的皇冠”,是一个国家科技水平、工业水平以及综合国力的集中体现。Ni基高温合金是制备发动机核心热端部件不可替代的关键材料,理解、掌握它的组织结构稳定性及失效机理是保障发动机使役安全的基础。电子显微学是表征组织结构及其演变规律的重要手段,它在指导制备工艺优化、揭示合金元素强化机制、阐明组织结构损伤规律和构建组织与性能内秉关系的四个方面对高温合金研究起到了不可或缺的作用。通过消除晶界这一高温下的薄弱服役环节,Ni基高温合金的制备经历了铸造→定向凝固→单晶的发展。通过添加Re元素延缓组织结构退化,进而添加Ru元素抑制有害相析出,据此发展出6代Ni基单晶高温合金。本文结合镍基单晶高温合金组织结构的系统电子显微学表征,揭示了服役条件下发生缺陷的产生与运动、拓扑密堆相的析出与演变和表面的氧化等组织结构损伤机制。最后,本文阐述了如何通过设计初始最佳组织结构的分布区间,以获得组织结构与使役寿命的对应关系。

渗铝涂层对Ni_3Al－Mo基合金高温氧化的防护作用及机理

采用高活度渗铝工艺在ＩＣ－６（Ｎｉ３Ａｌ－Ｍｏ基）合金表面获得内扩散型渗铝涂层，在氮气环境下对渗铝涂层进行扩散处理．利用光学显微镜、ＳＥＭ、ＥＰＭＡ、ＸＲＤ分析研究了涂层的成分及组织结构，测定表明，涂层中的钼以Ｍｏ３Ａｌ沉淀相的形式存在．等温氧化及循环氧化实验表明，渗铝涂层的抗高温氧化性能明显优于ＩＣ－６合金；保护性的Ａｌ２Ｏ３氧化膜阻止了钼的氧化物的形成，避免了ＩＣ－６合金在循环氧化中出现的ＮｉＭｏＯ４相的多晶型转变，显著改变了合金的抗循环氧化能力；涂层经１０００℃、３００ｈ等温氧化及１０００℃、１００ｈ循环氧化后，未出现β－ＮｉＡｌ相的分解，可认为涂层具有较强的保护作用。

定向凝固Ni_3Al基高温结构材料IC6A合金的研究

利用扫描电镜、透射电镜、电子探针能谱和 X射线衍射技术研究了定向凝固 Ni3Al基合金 IC6 A的微观组织 ,当 IC6 A合金中的钇含量靠近成分上限时 ,在 IC6 A合金的枝晶间区会形成被大块 γ′相包围的、由 Ni3Y,Mo1 .2 4Ni0 .76和 γ固溶体相组成的区域。按照航空发动机导向叶片的使用要求 ,测定了 IC6 A合金的主要物理性能、 110 0℃抗循环和静态氧化性能、各种温度下的高温持久性能和蠕变性能、高温热疲劳和高周疲劳性能、各种温度下的瞬时拉伸性能以及冲击性能。研究结果表明 ,由于 IC6 A合金中适量钇的存在 ,其高温抗氧化性能得到显著提高 ,其高温持久性能、蠕变性能、冲击性能、高温热疲劳和高周疲劳性能也优于 IC6合金的。IC6 A合金是一种适用于制作 110 0℃及其以下温度工作的航空发动机导向叶片的高温结构材料。

高铼Ni_3Al基高温合金的显微组织

用扫描电镜、能谱仪、X射线衍射技术和定量金相技术研究Ni-10Co-7.1W-1.7Mo-0.5Nb-6.9Ta-7.9Re-6.9Al-0.008CNi3Al基高温合金的显微组织。实验表明:该合金由γ,γ′,γ+γ′共晶和Re3W相组成;Re是强负偏析元素,过量Re促使Re3W相的形成;合金中次生γ′、共晶γ′的固溶温度分别为1 330和1 360℃。采用1 290℃,2 h+1 330℃,6 h+1 360℃,6 h多级固溶处理实现γ′完全固溶并避免初溶,但该处理不能消除Re3W相,也不能实现Re的完全均匀化,适当降低Al,Ta和Re含量可以消除Re3W相。

硅对含钇Ni_3Al基合金IC6微观组织和高温抗氧化性能的影响

利用扫描电镜研究了不同含量的硅对添加适量稀土元素钇后的定向凝固Ｎｉ３Ａｌ基合金ＩＣ６微观组织的影响，并测试了不同硅含量合金的１１００℃抗氧化性能。结果表明，硅能进一步提高加钇ＩＣ６合金的高温抗氧化性能。

一种Ni_3Al基单晶高温合金的显微组织及其持久高塑性变形行为

采用显微组织观察和JMat Pro相平衡计算和热力学模拟软件等手段研究了一种实验Ni_3Al基单晶高温合金的显微组织和1100℃/90 MPa条件下的持久高塑性变形行为,并分析了持久高塑性变形机制。实验Ni_3Al基单晶合金为γ/γ'两相组织,热处理后合金枝晶干部位γ'相的体积分数为86.0%,其形貌呈接近立方体形。JMat Pro软件在平衡相析出、γ/γ'相点阵常数和γ/γ'点阵错配度方面的计算结果与实验结果吻合的较好。合金1100℃/90 MPa的平均伸长率为148.5%,平均断面收缩率为72.3%。合金在持久变形过程中形成平行于应力轴方向的P型近似筏排组织使位错易于滑移传递从而在高温持久条件下表现出高塑性变形行为。

一种Ni_3Al基单晶高温合金的再结晶动力学及组织变化(英文)

研究了一种Ni3Al基单晶高温合金的再结晶动力学及组织变化,解释了造成枝晶干和枝晶间再结晶行为不一致的原因。单晶合金经表面喷砂处理,再在惰性气氛中,于1280℃下退火不同时间形成再结晶晶粒。研究发现:枝晶干再结晶层厚度大于枝晶间再结晶厚度,枝晶干再结晶速率快于枝晶间再结晶速率。在退火过程中,枝晶间有Y-NiMo相析出,且强烈抑制再结晶。然而,随着时间的延长Y-NiMo析出相逐渐溶解,且抑制再结晶的作用逐渐减弱,最终,枝晶干再结晶层厚度仍然大于枝晶间再结晶厚度。

工艺状态对铸造Ni基高温合金K403显微组织的影响

研究了凝固冷速和热处理对铸造镍基高温合金K403显微组织的影响。结果表明,浇注温度为1460℃时,采用880℃填砂造型或950℃单壳浇注可细化合金中的γ′相。铸态的K403合金采用900℃/16h和980℃/5h时效处理能获得由细小M6C和M23C6碳化物组成的弯曲晶界。

Ni_3Al-Mo合金1100℃初期高温氧化行为研究

研究了Ni3Al-Mo合金在1100℃下暴露时间为1h的氧化行为,利用扫描电子显微镜(SEM)、能量衍射谱(EDS)和X射线衍射等手段观察分析了氧化层的表面形貌、微观组织结构成分,并结合氧化动力学曲线分析,探明了Ni3Al-Mo合金1100℃高温氧化初期的氧化机理。研究结果表明,在1100℃氧化初期(1 h内),Ni3Al-Mo合金表面氧化层中存在一个富Mo层,并随着时间延长而增厚,表明合金中Mo元素没有发生氧化挥发。1100℃时Ni3Al-Mo合金试样表面形成NiO+富Mo层+NiAl2O4多层结构氧化层。随着氧化时间的增长,形成NiO层的颗粒逐渐增大,氧化层孔隙增多变得疏松,与基体结合力减弱,试样从炉中取出,在冷却过程中由于NiO氧化层热膨胀系数大,致使氧化层翘曲并剥落。

纳米级Al_2O_3/Ni基高温合金复合粉末的制备及激光3D打印研究

通过超声分散-高速搅拌两步法,以聚乙二醇为分散剂和粘接剂将纳米级Al_2O_3陶瓷颗粒组装至Ni基高温合金球形颗粒表面,制备了Al_2O_3/Ni基高温合金复合粉末,并进行激光3D打印制备Al_2O_3/Ni基高温合金成型试样。结果表明:采用超声分散-高速搅拌两步法成功制备了可用于激光3D打印技术的复合粉末。在进行激光3D打印后,成型试样的显微组织主要表现为柱状晶和等轴晶组织,均匀细小,排列紧密,纳米级Al_2O_3颗粒均匀分布在基体中。显微硬度(HV)平均可达405.81。

新型Ni_(3)Al基单晶高温合金的显微组织和拉伸性能

采用液态金属冷却(LMC)法制备了新型Ni_(3)Al基单晶高温合金并进行1 290℃×4 h固溶处理和1 000℃×4 h时效处理,研究了合金的显微组织与不同温度(23~900℃)下的拉伸性能。结果表明:经固溶与时效处理后,试验合金组织中的γ′相呈规则的立方体形状,平均尺寸约为0.55μm,体积分数约为72%;合金的抗拉强度与屈服强度随着温度升高先增大后减小,且均在800℃时达到峰值,分别为856,808 MPa;合金断后伸长率的变化规律与强度相反,在800℃达到最小值11%;在600℃及以下温度拉伸时合金的断裂模式为纯剪切型断裂,在760℃拉伸时为纯剪切断裂与微孔聚集型共存的混合型断裂,当拉伸温度在800~900℃范围内时为微孔聚集型断裂。

Ni_3Al基高温合金瞬态液相扩散连接过程中元素扩散行为研究

研究了采用3种不同中间层合金瞬态液相扩散连接Ni3Al基合金过程中,中间层合金与母材之间的元素相互扩散行为。结果表明,对于不含Al元素的中间层合金,母材中的Al向焊缝的溶解扩散是控制焊缝中γ′相析出的决定因素。中间层合金中加入Mo、Co、W等元素后使Al的扩散明显减慢,焊缝中元素扩散均匀化的时间显著加长。