合金元素对新型镍基粉末高温合金的热力学平衡相析出行为的影响

通过热力学平衡相计算方法,系统研究了某新型镍基粉末高温合金时效温度下合金元素对热力学平衡相析出行为的影响.计算结果表明:René104合金析出的主要平衡相为γ′、MC、M23C6、M3B2和TCP相.Cr和Co含量主要影响TCP相的析出行为及γ′相的析出温度,Cr含量对M23C6和M3B2的析出行为有一定的影响,Cr的建议质量分数为13%;Mo和W含量影响TCP相和M3B2的析出行为.质量比Al/Ti和Nb/Ta影响γ′相的析出行为,建议控制Al/Ti和Nb/Ta比平衡,以使γ′相起到理想的强化效果.C和B含量显著影响碳化物和硼化物的析出量,还可间接抑制TCP相析出;Zr含量对MC和M23C6碳化物的析出有影响;增Co降Cr和调节合金元素含量以获得小的点阵错配度是第3代涡轮盘用粉末冶金高温合金成分优化设计的趋势.     

GH3625合金中析出相的热力学计算

利用JMatPro金属材料相图与性能计算软件和相应的镍基高温合金数据库,计算GH3625合金中析出的平衡相,研究不同合金元素C、Al、Ti、Fe质量分数的变化对主要析出相的影响,并分析各相的析出规律.结果表明:GH3625合金中的主要平衡相有γ相,Ni_2M相,μ相,δ相,γ′相以及3类碳化物相(MC、M6C、M_(23)C_6);C质量分数的增加使3类碳化物的析出温度和最大析出量显著提高,但当C质量分数大于0.04%时,MC的析出温度无显著变化;Al、Ti质量分数的增加对γ′相的析出规律有明显影响,且Al的影响明显大于Ti;Fe质量分数升高对M6C、M_(23)C_6相的析出温度影响显著,分别下降115、102℃,但对碳化物的最大析出量无明显影响,随Fe质量分数的增加,Ni_2M相的析出温度下降82℃,析出量减少31.28%.     

含Hf和Ta新型镍基高温合金粉末中碳化物相

对含Hf和Ta新型镍基高温合金FGH98Ⅰ等离子旋转电极(PREP)雾化原始和不同温度下预热处理粉末中的碳化物相进行了研究.结果表明:原始粉末中MC′型碳化物可分为两类,一类为富Ti、Ta和Nb,另一类为含Ta、Hf和Zr.两类碳化物均含有一定量非碳化物形成元素Co和Ni及中等强碳化物形成元素Cr和Mo,并以块状、粒状分布于枝晶或胞晶间;随着预热处理温度升高,粉末中富Ti、Ta和Nb的MC′型碳化物转变为MC型碳化物,且其所含Ti、Ta和Nb的总量增大;含Ta、Hf和Zr的MC′型碳化物发生分解和转变,析出稳定的M23C6、M6C和MC型碳化物,M23C6碳化物的析出和溶解温度为950℃和1150℃,M23C6和M6C碳化物共存温度为1000～1100℃.另外,粉末中微量元素Hf和Ta主要以碳化物和γ′相参与碳化物反应.     

GH105合金元素含量对析出相的影响

采用Thermo-Calc及JMatPro软件,对GH105合金在600～1 600℃的相图进行计算,并对C,Cr,Co,Mo,Zr,Ti,Al以及微量B对GH105合金主要析出相MC,M₂₃C₆,M₃B₂,μ,σ和γ''的影响进行探究。结果表明：C的增加提高了M₂₃C₆和MC相的析出量和M₂₃C₆相的析出温度,降低了σ相的析出量和析出温度,同时μ相的析出温度明显下降;Cr的增加显著提高了σ相的析出量和析出温度;Co的增加提高了μ相和σ相的析出量和析出温度,降低了M₂₃C₆相的析出量和析出温度;Mo的增加显著提高了μ相和σ相的析出量和析出温度;Zr的增加提高了σ相的析出量和析出温度,提高了MC相的析出量,降低了M₂₃C₆相的析出量和析出温度;B的增加显著提高了M₃B₂相的析出量;Al,Ti和m（Al）：m（Ti）的增加,提高了γ''相的析出量,其中Al和m（Al）：m（Ti）相的增加还提高了γ''相的析出温度。     

镍基粉末高温合金枝晶间亚稳碳化物

对急冷凝固镍基高温合金松散粉末热等静压成型合金中亚稳碳化物及其相间反应进行了研究。随着热处理温度的升高,粉末中合金元素的分布逐渐均匀化,但枝晶间 MC 能在较高的温度下保持稳定,使 Ti 和 Zr 在该处仍有较高含量。原始粉末中枝晶间主要分布着块状和花状的 MC 型碳化物,在预热处理过程中粉末枝晶间块状碳化物分解,发生M23C6和 M6C 的析出反应,而花状碳化物的成分及形貌则保持相对稳定。成型合金残余枝晶间分布的碳化物主要由块状 M6C 和 MC 及花状 MC 组成,形变再结晶可以促进枝晶间碳化物的溶解。     

镍基粉末高温合金枝晶间亚稳碳化物

对急冷凝固镍基高温合金松散粉末热等静压成型合金中亚稳碳化物及其相间反应进行了研究.随着热处理温度的升高,粉末中合金元素的分布逐渐均匀化,但枝晶间MC能在较高的温度下保持稳定,使Ti和Zr在该处仍有较高含量.原始粉末中枝晶间主要分布着块状和花状的MC型碳化物,在预热处理过程中粉末枝晶间块状碳化物分解,发生M23C6和M6C的析出反应,而花状碳化物的成分及形貌则保持相对稳定.成型合金残余枝晶间分布的碳化物主要由块状M6C和MC及花状MC组成,形变再结晶可以促进枝晶间碳化物的溶解.     

X70管线钢中含Nb相的析出行为

以首钢生产的某X70管线钢成分为基础,利用Thermo--Calc软件计算了不同温度下钢中析出相的组成、相的析出温度及Nb元素的析出规律,研究了钢中Nb和C含量对Nb析出规律的影响,利用热模拟和扫描电镜等手段分析了钢中Nb合金相的析出温度.结果表明,平衡态下该X70管线钢中的析出相主要为Ti、Nb的碳氮化物、合金渗碳体、Ti4C2S2、MnS、AlN、M7C3和Mo碳化物.Nb析出相主要以Nb和C元素为主,其中固溶Ti和N元素.随Nb和C含量的增加,Nb合金相的析出温度升高,在同一温度下Nb的析出量增加.     

基于CALPHAD的耐磨堆焊合金成分优化设计

通过CALPHAD(CALculation of PHAse Diagrams)方法,对高碳高铬耐磨堆焊合金成分进行优化设计,研究合金元素C、Ti、V、Nb对堆焊金属微观组织与相变规律的影响,并通过试验对CALPHAD设计结果进行验证。结果表明,不加入微合金元素时,耐磨堆焊合金的显微组织由初生(Cr,Fe)7C3型碳化物及共晶(Cr,Fe)7C3/γ(Cr,Fe)组成;随碳含量升高,初生(Cr,Fe)7C3型碳化物含量随之升高。加入微合金元素Ti、V、Nb后,在堆焊金属中析出M(M=Ti,V,Nb)C型碳化物,从而细化初生(Cr,Fe)7C3型碳化物,提高铁基耐磨合金的性能,延长再制造堆焊零部件表面的服役时间。     

700℃以上超超临界电站锅炉过热器管材用典型镍基合金的平衡析出相规律

利用热力学计算软件Thermo--Calc及镍基合金数据库,计算了三种700℃以上超超临界电站用过热器管道材料Inconel740、Inconel617和GH2984合金的热力学平衡相图,并对比了三种材料主要析出相的析出行为.计算结果表明:三种合金主要的析出相包括γ、γ'、碳化物、σ、η、δ、μ及α--Cr等,凝固过程中Mo、Nb和Ti元素偏析严重,会降低合金的初熔点,因此后期均匀化退火处理十分重要.另一方面,750℃时Inconel740合金γ'相析出量大于另外两种合金,并且Al和Ti含量对γ'相和η相析出行为有较大影响.碳化物的计算表明,Inconel617合金一次碳化物与另两种合金不同,并且其二次碳化物的析出温度范围最大.GH2984合金中Fe含量较大时会导致σ相出现,对合金的性能产生不利影响.     

粉末高温合金平衡相析出行为的热力学对比

利用热力学平衡相计算方法及相应的高温合金数据库对René95,Rene88DT和эп741нп三种合金在平衡相析出温度范围和析出量以及之间的关联性进行了系统的热力学计算对比分析.结果表明:三种粉末高温合金的平衡相种类基本相同,主要平衡相为γ,γ'和碳化物M23C6,MC,M6C.René95合金中的碳化物含量要高于其他两种合金.3п741нп有着较高的γ'相析出温度和较大的析出量.随温度降低,Co和Nb从γ'相中析出,在其周围富集,其中3п741нп合金中尤为明显.合金元素的偏聚度也和合金的初熔点与终熔点之差的大小有关,其熔解区间越大即初熔点和终熔点之差越大,合金元素的偏聚度越大.     

DD402/FGH95扩散偶中单晶合金γ''''相筏形化与其形成元素的扩散

通过研究不同温度时热等静压（ＨＩＰ）多元扩散偶ＤＤ４０２／ＦＧＨ９５中的Ａ１，Ｔａ和Ｔｉ元素 的扩散规律，发现ＤＤ４０２单晶中存在Ａ１和Ｔａ元素的上坡扩散．因此单晶中在近结合界面处形 成了Ａ１，Ｔａ和Ｔｉ元素的富集区以及γ’相的筏形化．对Ａ１和Ｔａ元素的扩散流量及扩散深度进行 计算．计算结果与试验结果相吻合．     

Ni—Cr—Co基高温合金中微量元素镁的偏析规律

应用俄歇能谱仪(AES)研究了Ni—Cr—Co基高温合金中微量Mg的偏析规律。结果表明,偏析于晶界的Mg具有平衡偏析的特性;同时Mg的这种偏析在900℃附近速度最快。分析认为,这是由于偏析热力学和动力学共同控制的结果,也与该合金中碳化物M_6C在晶界上析出有内在联系。研究中还发现,Mg在晶界上分布是不均匀的,且这种不均匀性随时效时间的延长而增加。 研究中还应用透射电镜能谱(TEM)分析了Mg的分布,得到与AES类似的结果,进一步验证Mg在奥氏体晶界偏析的上述特性。     

高温合金微晶涂层的发展

高温合金微晶涂层是一种新的高温合金防护涂层体系。与目前通常采用的涂层不同，它的成分与基体合金基本相同。这种涂层具有良好的抗氧化性能，而且由于与基体成分相同，避免了传统涂层高温合用后在涂层与基体间因互扩散形成的脆性有害相等。高温合金微晶涂层是在微晶化对铁、镍基等各类合金抗氧化性能影响的基础上发展起来的。综述了国内外研究微晶化影响铁基合金，金属间化合物，高温合金等氧化性能的研究情况，着重介绍了高温合金     

The Behavior of Inclusions during the Special Melting Processes of Superalloys

The behavior of nitride inclusions during the VIM, VAR and ESR processes of superalloys has been investigated. The experimental results have proved that the inclusions in the original metals, even if the pure TiN power added rapidly decompose at the superalloy liquid processing temperature and the nitrides in the remelted metals are mainly precipitated from solution during the sulidification process.     

多元超合金热力学计算软件系统

本文设计了多元超合金中液相,fcc,bcc和hcp四种溶体相的摩尔自由能及其活度的软件系统,其中包括一个复盖18种元素的二元合金热力学数据库。使用时,用户只要输入合金相的成分,相结构和温度,即可得到所需的计算结果。     

Studies on thermally grown oxide as an interface between plasma-sprayed coatings and a nickel-based superalloy substrate

A thermally grown oxide layer formed by hot corrosion was investigated as an interface between plasma-sprayed coatings and a nickel-based superalloy substrate. The hot corrosion mechanism of NiCr-Cr₂O₃ and Al₂O₃-40wt% TiO₂ (A40T) plasma coated Inconel 617 was evaluated. The experiments were carried out at 1000℃ using a combination of Na₂SO₄, NaCl, and ₂O₅ salts to simulate the conditions of a gas turbine in a marine environment. The hot corrosion results revealed the spallation and dissolution of oxides upon prolonged exposure. Optical images and scanning electron micrographs of the exposed samples revealed the formation of oxide scale and provided details of its morphology in NiCr-Cr₂O₃ coated samples. Microstructure characterization of A40T coatings demonstrated a thermally grown oxide (TGO) layer at 1000℃. Increasing the thickness of the TGO layer decreased the corrosion resistance. The elemental analysis and image mapping revealed the migration of active elements from the substrate and coatings toward the corrosive environment.     

GH169高温合金中γ＂相粗化的行为

利用透射电子显微镜，研究了ＧＨ１６９合金中γ＂相的粗化长大行为，并用体扩散控制长大的ＬＳＷ理论进行对比分析。结果表明，γ＂相的粗化行为符合ＬＳＷ理论，ＬＳＷ理论可用来解释γ＂相扩散控制的长大过程；然而高密度弥散析出有较大错配度的γ＂相所具有的特殊性又决定了其颗粒大小的分布偏离了ＬＳＷ理论。     

加热炉用钴合金Co-20耐热垫块改进试验

基于钴基合金Co-20的主要成分，采用双真空冶炼和熔模铸造，试制了铸坯加热炉用钴合金耐热垫块。检测结果表明，试制合金的硬度、耐磨性和高温抗氧化性均优于Co-20。试制垫块在武汉钢铁(集团)公司第一热轧厂3#加热炉试用，情况良好。     

人工神经网络在镍基高温合金设计中的应用

在大量镍基高温合金试验数据的基础上，利用人工神经网络来建立数学模型，提出将部分合金成分及其温度、应力和对应的蠕变断裂寿命作为网络输入，其他合金成分作为网络输出，然后用这个模型来按要求的性能设计合金成分的含量，获得了比较满意的结果，为镍基高温合金的设计提供了一种新的手段。     

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。