高温合金中微量元素的控制及其作用荣获1987年国家科技进步三等奖

我院付杰副教授等与钢铁研究总院、抚顺钢厂、长域钢厂等合作,研究了GH220等18种高温合金和Mg、Zr、Ca、B等16个元素,对于Mg在变形高温合金中的作用及含量控制进行了系统和深入的研究。研究结果表明,高温合金中添加适量的有益微量元素及控制有害元素的极限含量,可以明显改善合金的综合性能,主要表现在提高持久寿命和塑性,消除某些合金的持久缺口敏感性及中温低塑性,改善合金的蠕变性能及长期时     

Mg、Zr对GH_(33)A合金高温疲劳以及静、动态蠕变行为的影响

本文研究了含Mg、Zr与不含Mg、Zr两种GH33A合金的高温疲劳和静、动态蠕变行为。结果表明,微量元素Mg、Zr对提高疲劳性能不显著,也不能改善疲劳缺口敏感性。缺口疲劳性能取决于缺口的几何参数Kt与λ,材料的光滑疲劳极限和平均晶粒尺寸微量元素Mg、Zr的良好作用主要表现在静态蠕变条件下,充分发展和延长了蠕变第Ⅱ和第Ⅲ阶段,增加蠕变断裂延伸率,并大大提高断裂寿命。这种良好作用在恒载且迭加有疲劳交变应力的动态蠕变条件下仍然保持。     

GH36合金持久缺口敏感性与蠕变和疲劳及其交互作用下的裂纹扩展速率

研究了GH36合金持久缺口敏感性对裂纹扩展速率的影响。结果表明:通过软化的热处理制度来改善材料的持久塑性达到消除持久缺口敏感性的目的,对在蠕变或以蠕变为主的应力条件下延缓裂纹的扩展具有重要意义;而在低周疲劳或以疲劳为主的应力条件下,裂纹扩展速率对强度敏感,而与材料是否存在持久缺口敏感性无关;提高强度可显著提高材料的抗低周疲劳裂纹扩展能力。为使材料在蠕变、疲劳以及蠕变疲劳交互作用下都只有高的抗裂纹扩展能力,应对材料进行强韧化。     

GH36A合金电渣重熔Mg含量的控制

本文根据文献热力学数据,导出了反应; [Mg]％_(F~0)+[O]％=MgO_((s))的标准自由能变化ΔG°=-505009+145.03T,J.mol~(-1)(1780≤T≤2000°k)进而用热力学分析了GH36合金在含MgO或MgF_2渣系中电渣重熔合金中Si、Mn等成分对产生或保持合金中含有≥0.0020Wt％Mg的不可能性,提出了含Mg的GH36A合金电渣重熔时自耗电极中含有少量Al的必要性。研究了原始Al含量([Al]_0)、原始Mg含量([Mg]_0)以及熔渣成分对锭中Mg含量[Mg]的影响。当渣池温度为1690±10℃,0.32≤[Al]_0≤0.62Wt％,0.0035≤[Mg]_0≤0.0140Wt％,熔渣成分为0.10≤N_(MgO)≤0.30,0.05≤N_(Al_2O_3)≤0.21,N_(CaO)≤0.15范围,建立了GH36A合金电渣重熔控制[Mg]的关系式。 研究发现,含有适量的Mg、Al的GH36A合金可大幅度地提高合金在650℃,372.65×10~6Pa的缺口、光滑持久寿命,消除合金缺口敏感性。     

晶粒细化对Al-3.2Si-0.8Mg合金组织性能的影响

采用Al-5Ti-1B合金细化剂对Al-3.2Si-0.8Mg合金进行晶粒细化,采用金相显微镜、激光导热仪和拉伸试验机等研究晶粒细化对Al-3.2Si-0.8Mg合金微观组织、铸造流动性、力学性能与导热系数的影响.结果表明：随着Al-5Ti-1B合金细化剂添加量的增加,Al-3.2Si-0.8Mg合金的α-Al晶粒逐渐细化,铸造流动性、抗拉强度和伸长率逐渐升高,但导热系数略有下降.当Al-5Ti-1B合金细化剂的质量分数增加到0.5%时,Al-3.2Si-0.8Mg合金的晶粒被细化至平均直径约为90.9 μm,铸造流动性试样长度为867 mm,抗拉强度为234 MPa,伸长率为10.1%,导热系数为182.7 W·m^-1·K^-1.     

高温合金中微量元素的控制及其作用的研究

冶金工业部于1979年下达了“高温合金中微量元素的控制及其作用”课题的研究任务,参加研究工作的各单位经过近七年的共同努力,全面、如期地完成了计划研究内容,取得了显著成果。 研究涉及的合金包括GH220、GH698、GH169、GH99、GH33A、GH37、GH36、GH132、GH135、GH302、GH901及GH761等18种高温合金,涉及的微量元素包括Mg、Zr、Ca、B、Ce、La、Hf、Y、Pb、Te、Sn、As、N、H、C、Si等16个元素,对于Mg在变形高温合金中的作用及含量控制进行了系统和深入的研究。     

保载时间对GH220合金周期持久断裂行为的影响

本文研究了在不同保载时间下GH220合金周期持久断裂行为。采用了二种热处理工艺(等温弯晶工艺和标准直晶工艺)。结果表明,在750,800,850及900℃,保载时间为0—32min及∞持久条件下,二种晶界状态的GH220含金都不符合线性累积损伤规则sum(Δt/t_r)+N_i/N_f=1。一般表现为明显地强化。实验表明,保载时间对GH220合金的周期持久断裂寿命有很大影响。随着保载时间的变化,断裂寿命出现一个最大值。当保载时间小于3min时有弱化的趋势。本文通过TEM,SEM及金相等手段,研究分析了保载时间严重影响GH220合金断裂寿命的微观机制并从位错组态、位错结构及滞弹性等角度解释保载时间影响GH220合金不同的周期持久强化程度。     

GH132合金盘材缺口对疲劳及蠕变/疲劳交互作用下的力学性能的影响

GH_(132)合金虽不具有持久缺口敏感性,但仍存在着低周疲劳的缺口敏感。蠕变/疲劳交互作用的断裂寿命曲线,无论是光滑还是缺口都具有一个最大值的“鼻子曲线”。在“鼻子”的上部合金存在缺口敏感性,而在“鼻子”的下部和“鼻子”区域,缺口试样寿命高于光滑试样寿命。本文提出涡轮盘材料的发展应在提高强度的同时,不断改善塑性,以达到“强韧化”的效果。     

镁微合金化GH169的研究与发展

系统地了镁对GH169合金的综合性能，特别是在高温接近使用条件下力学行为的影响，从而提出在GH169合金中应控制含宜含镁量的新要求，成为生产和发展具有我国特色的优质GH169合金的一个重要手段。     

提高 GH3145 合金中温塑韧性

Ｉｎｃｏｎｅｌｘ－７５０合金在５００～７００℃区间存在塑韧性差和具有缺口敏感性的问题。为了提高其中温性能，通过添加Ｍｇ，Ｚｒ，Ｂ等微量合金元素生产了ＧＨ３１４５合金，由于微量元素的使用，使晶界强韧化，改变了断裂形式；通过调整现行的热处理制度，细化了合金组织，改善了合金在５００～７００℃区间的塑韧性，消除了缺口敏感性，达到了汽轮机紧固件用材料的技术要求。     

Role of Mg on Structure and Mechanical Properties in Alloy 718

The role of Mg in alloy/718 has been systematically investigated. Mg raises not only high temperature tensile and stress-rupture ductilities but also increases considerably smooth and notch stress-rupture life. Mg containing alloy 718M is free of stress-rupture notch sensitivity. Mg improves creep and fatigue interaction properties (LCF or cyclic stress rupture) at any grain size. The basic role of Mg is equilibrium segregation at grain boundaries which helps to change continuous grain beundary (5-Ni3Nb morphology to discrete globular form which has a retardation effect on intergranular fracture. Mg promotes the change from intergranular to transgranular fracture mode.     

显微组织对HK40钢持久性能的影响

本文采用时效和模拟焊接热影响区的固溶处理研究了碳化物的形态，数量，尺寸 和分布对光滑和缺口持久性能的影响。研究结果表明，固溶处理后晶界碳化物由铸态 的骨架状转变成块状使持久性能下降；二次碳化物呈枝晶偏析比均匀析出时持久延性 高；二次碳化物析出强化存在最佳时效温度且对光滑和缺口试样不尽相同；缺口强化 程度不仅与持久延性有关，也与持久寿命有关。     

碳化物粒子尺寸对缺口试样断裂行为的影响

通过对铁素体晶粒尺寸相同、碳化物粒子尺寸不同的两种低合金钢的两种缺口试样（４ＰＢ，ＣｈａｒｐｙＶ）进行断裂试验，分析研究了碳化物粒子尺寸对缺口试样断裂行为的影响．结果表明：在缺口试样中，解理断裂的临界事件是铁素体晶粒尺寸的裂纹扩展进入相邻晶粒．铁素体晶粒尺寸决定缺口试样的低温解理断裂行为，而碳化物粒子尺寸对其几乎没有影响．在转变温度区，碳化物粒子尺寸分布通过影响材料塑性，对其缺口韧性产生较小影响，大碳化物粒子尺寸材料缺口韧性略高     

多维应力状态下LD8铝合金高温低周疲劳寿命的评价

采用ＬＤ８铝合金的圆柱形缺口试件进行了高温低周疲劳试验，并借助ＡＤＩＮＡ程序分析了缺口周围的多维应力和应变，探讨了多维疲劳寿命的评价方法，结果表明，当量应变范围和应变能密度都可作为评价疲劳寿命的有效参量。     

CrNiMo钢缺口根部疲劳裂纹萌生的研究

本文采用单边缺口板状试样研究了四种含碳量的CrNiMo钢缺口根部的疲劳裂纹萌生寿命及其萌生机制。裂纹萌生可能有四种方式—沿驻留滑移带压入挤出、微孔聚集型切变、准解理和沿晶机制。文中论述了钢的含碳量、热处理规范及外加应力水平对裂纹形核机制的影响。研究表明:在双对数坐标中,表观循环应力范围和萌生寿命的关系可用两段不同斜率的直线来描述,两段萌生线的分界点随钢的强度水平提高而迅速向低周次范围推移,但两段的裂纹萌生均仍属于应力疲劳范畴。文中分析了微观塑性变形对缺口根部实际循环应力范围和应力循环比的影响,给出了对它们进行修正估算的方法。修正后的实际循环应力范围和萌生寿命的关系可用一条直线反映出来。在此基础上,提出了一种用光滑试样应力疲劳曲线估算缺口根部裂纹萌生寿命的新方法。     

Mg-Al-Si(AS)系耐热镁合金的研究进展

回顾了AS系镁合金近年来的研究进展,包括成形工艺和热处理以及合金化元素对AS系耐热镁合金显微组织和力学性能的影响。使AS系耐热镁合金主要的强化相Mg2Si晶粒细化,并均匀分布是提高其性能的关键。利用往复挤压等技术和适当的热处理工艺可以改善铸造AS系耐热镁合金性能的微观组织,添加适量的Ca、Sr、Sb、Nd和Y等元素也可以细化Mg2Si晶粒,提高其高温蠕变性能。     

Effect of Sr addition on the grain refinement of AZ31 magnesium alloys

The grain refinement mechanisms of Sr in the AZ31 magnesium alloys were studied by both phase diagram calculation and experimental analysis.The influence of Sr content on the solute distribution coefficients of Al and Zn during solidification was investigated in order to find out whether Sr addition can enhance the grain refinement efficiency brought by Al and Zn.The results showed that Sr addition can promote the segregation in liquid phases for both Al and Zn during solidification,therefore enhance the grain refinement effects by Al and Zn in AZ31 magnesium alloys.And the effect of Sr addition on the solute distribution coefficients for Al is larger than that of Zn.Sr addition can improve the GRF values by itself and also improve the GRF values of Al and Zn to the AZ31 magnesium alloys,and the grains are refined consequently.     

纯铜圆棒缺口试件拉压循环下的疲劳寿命分析*

对纯铜光滑试件和缺口试件的疲劳寿命规律差异进行探讨。通过光滑试件和缺口试件的循环疲劳试验和缺口试件的局部循环弹塑性应力应变响应分析,结合数值模拟与实验,比较了现有寿命预测方法对缺口试件寿命预测结果的差异。研究结果表明:传统的等应变幅等寿命的概念对于缺口试件的疲劳评估是不合理的;局部应力应变法用于大缺口试件的寿命预测结果可得到基本合理的结果;但对小缺口试件估测寿命结果不合理;应力梯度法对缺口试件寿命估测结果较局部应力应变法合理,因此可认为应力梯度是影响光滑和缺口试件疲劳寿命差异的重要因素。