含Hf镍基粉末高温合金快速凝固粉末颗粒特性

采用扫描电镜、透射电镜及其附带的能谱仪和碳复型萃取技术等多种手段研究了不同Hf含量的FGH96合金粉末颗粒显微组织、枝晶间合金元素偏析和析出相.发现Hf含量可以改变粉末颗粒内部树枝晶、胞状长大晶和微晶凝固组织的比例,粉末的快速凝固组织形态主要取决于冷却速率和固液界面前沿温度梯度与长大速度的比值.不同Hf含量的FGH96合金粉末颗粒中,Nb、Ti、Zr和Al均富集于枝晶间,Co、Cr、W和Ni均富集于枝晶轴.当Hf质量分数为0.3%时,Ti、Nb、Zr、Hf等强碳化物形成元素的枝晶偏析程度最小.在快速凝固粉末颗粒中,Hf对氧含量比碳含量更敏感,优先形成更稳定的氧化物HfO2.     

快速凝固FGH95合金粉末中的碳化物及其稳定性

对快速凝固FGH95高温合金粉末中的碳化物及其稳定性进行实验研究,分析了粉末颗粒凝固过程中的热学参数和非平衡溶质分配对碳化物形成过程的影响.结果表明合金粉末中亚稳MC'型碳化物形态的几何完整度随粉末颗粒尺寸减小由规则形态向复杂多样化变化,碳化物在热处理时发生分解与合金元素再分配,其形态由复杂形状为主转变为规则形态的稳定MC型碳化物.     

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。     

镍基高温合金长期时效过程中第二相的析出

为考察合金在高温长期时效过程中的组织变化情况,使合金分别在800℃,900℃进行了100～1000h的长期时效,并对由镍基基体上析出的第二相粒子利用扫描电镜、透射电镜、电子探针等测试手段进行了观察与分析·发现碳化物和TCP相的析出有着类似之处,都在800℃时效时比在更高温度时效容易析出,颗粒尺寸也大于900℃时效时的尺寸;观察到析出碳化物种类有M23C6型、M7C3型;TCP相种类有μ相、σ相·通过测量γ′相的平均半径得到其析出特性符合里夫希茨·瓦格纳的第二相粒子成熟理论·相与组织的准确确定,为其后确定合金的拉伸与持久性能提供了有力的分析基础·     

GH586合金的晶界碳化物高温强化

通过对ＧＨ５８６合金在不同固溶处理温度下的金相组织观察,晶界碳化物萃取复型的透射电镜观察,定量相分析及８５０℃拉伸性能的测试,研究了晶界碳化物对合金高温拉伸性能的影响,探讨了高温下合金晶界碳化物的强化作用,并结合理论分析提出了晶界碳化物高温强化关系式。结果表明,该合金中均匀分布的细小晶界碳化物在高温下提高了合金强度;晶界碳化物对８５０℃屈服强度的贡献,用理论模型分析的结果与实验结果符合良好。     

SPEED方法萃取高温合金中的MC碳化物晶体生长的研究

利用SPEED方法萃取定向凝固镍基高温合金中的MC碳化物晶体后进行SEM-EDX分析,其结果在似稳场条件下的MC碳化物晶体与从高温合金熔体中的生长的MC碳化物的浓度分布规律相一致。     

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.     

GH586合金的晶界碳化物高温强换

通过对GH586合金在不同固溶处理温度下的金相组织观察、晶界碳化物萃取复型的透射电镜观察、定量相分析及850℃拉伸性能的测试,研究了晶界碳化物对合金高温拉伸性能的影响.探讨了高温下合金晶界碳化物的强化作用,并结合理论分析提出了晶界碳化物高温强化关系式.结果表明,该合金中均匀分布的细小晶界碳化物在高温下提高了合金强度;晶界碳化物对850℃屈服强度的贡献,用理论模型分析的结果与实验结果符合良好.     

热处理对Cr20Ni80型合金晶界碳化物和晶内γ的影响

采用ＴＥＭ观察沿界断口萃取碳复型和金属薄膜，结果表明，固溶处理后，晶界表面Ｃ／Ｃｒ比较高（或较低）的区域存在Ｃｒ７Ｃ３（或Ｃｒ２３Ｃ６）炉冷时析出大尺寸的Ｃｒ７Ｃ３；７７５℃时效，ＴｉＣ退化成Ｃｒ２３Ｃ６片状Ｃｒ７Ｃ３析出倾向较大，８５０℃时效，Ｃｒ２３Ｃ６密集分布，数量较多，铝含量较高时，晶内γ的沉淀倾向和长大速度较大；第三段时效处理时γ有两种沉积淀机制。     

拉伸载荷下镍基粉末高温合金中夹杂物行为

采用扫描电镜原位拉伸方法,跟踪观察了人工植入A12O3夹杂物的镍基粉末高温合金P/MRene95中夹杂物导致裂纹萌生、扩展乃至断裂的过程.结果表明,在单轴拉伸载荷下,裂纹首先萌生于脆性非金属夹杂物A12O3处,大于一定尺寸的夹杂物,还会使该裂纹扩展成为导致合金断裂的主裂纹,从而大大降低合金的屈服强度及断裂强度.     

Integrated TEM/transmission-EBSD for recrystallization analysis in nickel-based disc superalloy

Turbine discs in gas-turbine engines always experience high-temperature and high-stress environment. Extensive investigations have been performed towards achieving high performance. Deformation behaviors and degradation factors above normal service temperature are important to be comprehensively understood for further development and optimization of turbine disc superalloys. In this study, the low cycle fatigue behaviors were investigated under total strain amplitude control in U720 Li disc supe...     

轻质化MA/ODS镍基高温合金高温氧化行为

采用机械合金化(MA)和真空烧结工艺制备了Y2O3质量分数为2%～20%的氧化物弥散强化(ODS)镍基高温合金,在1 000℃空气中对合金试样进行100h的静态氧化实验,研究了Y2O3含量对合金高温氧化性能的影响与作用机制.结果表明:适量稀土氧化物Y2O3的加入(质量分数≤5%)可促进完整Cr2O3氧化膜的形成,提高氧化膜与合金基体的附着力,改善氧化膜的抗剥落性,减缓合金在1 000℃的氧化速度,从而有效提高合金的抗高温氧化性能.但过量添加则会使其抗氧化性能迅速下降.     

大功率激光熔化镍基高温合金成形实验研究

为研究大功率激光下镍基高温合金IN718成形工艺参数对其表面质量及致密度的影响,采用DYLM-200金属粉末熔化成形机制做八个试样,通过扫描电子显微镜观察其表面形貌,分析不同激光工艺参数下试样的表面形貌特征。实验结果表明:成形工艺参数的改变直接影响成形零件的表面质量及其致密度。较小激光能量密度产生的球化现象减小了成形零件的致密度,适当地增加激光能量密度可以获得较好的成形表面质量和零件致密度;适当地减小激光扫描间距可以减少孔隙的产生,能够提高零件的致密度。该研究为选择性激光熔化3D打印成形的IN718零件在航空航天中的应用以及后续的研究提供了参考依据。     

粉末高温合金FGH97疲劳裂纹扩展行为

测定不同晶粒尺寸、γ'相以及不同Hf含量的粉末高温合金FGH97在650℃高温条件下的疲劳裂纹扩展速率,并将其与FGH95和FGH96两代粉末合金的疲劳裂纹扩展速率进行对比. 用定量分析的方法对FGH97合金在疲劳断裂各个阶段的行为特征进行分析. 较大晶粒尺寸的FGH97合金具有较低的裂纹扩展速率,合理的二次和三次γ'相匹配析出,可以获得较高的疲劳寿命;Hf元素的添加使合金的整体疲劳寿命增大;FGH97合金与FGH95和FGH96相比,具有较高的疲劳裂纹萌生抗力,更低的高温疲劳裂纹扩展速率.     

Microstructure and mechanical properties of nickel-based superalloy fabricated by laser powder-bed fusion using recycled powders

Evaluating the recyclability of powders in additive manufacturing has been a long-term challenge. In this study, the microstructure and mechanical properties of a nickel-based superalloy fabricated by laser powder-bed fusion(LPBF) using recycled powders were investigated. Re-melted powder surfaces, satellite particles, and deformed powders were found in the recycled powders, combined with a high-oxygencontent surface layer. The increasing oxygen content led to the formation of high-density oxide inclusions; moreover, printing-induced cracks widely occurred and mainly formed along the grain boundaries in the as-built LPBF nickel-based superalloys fabricated using recycled powders. A little change in the Si or Mn content did not increase the hot cracking susceptibility(HCS) of the printed parts. The changing aspect ratio and the surface damage of the recycled powders might contribute to increasing the crack density. Moreover, the configuration of cracks in the as-built parts led to anisotropic mechanical properties, mainly resulting in extremely low ductility vertical to the building direction, and the cracks mainly propagated along the cellular boundary owing to the existence of a brittle precipitation phase.     

Effect of cooling rate during quenching on the microstructure and creep property of nickel-based superalloy FGH96

The effect of cooling rate during quenching on the microstructure and creep property of nickel-based superalloy FGH96 was investigated. Three groups of samples were quenched continuously with three fixed cooling rates, respectively, then subjected to a creep test under a constant load of 690 MPa at 700℃. Clear differences in size of secondary γ′ precipitates, creep properties and substructure of creep-tested samples were observed. The quantitative relationship among cooling rate, the size of secondary γ′ precipitates, and steady creep rate was constructed. It was found that with increasing cooling rate, the size of secondary γ′ precipitates decreases gradually, showing that the relationship between the size of secondary γ′ precipitates and the cooling rate obeys a power law, with an exponent of about –0.6, and the creep rate of steady state follows a good parabola relationship with cooling γ′ precipitate size. For 235℃/min, FGH96 alloy exhibited very small steady creep rate. The density of dislocation was low, and the isolated stacking fault was the dominant deformation mechanism. With decreasing cooling rates, the density of dislocation increased remarkably, and deformation microtwinning was the dominant deformation process. Detailed mechanisms for different cooling rate were discussed.     

新型旋风分离器去除高温气体中超微粉尘

在旋风分离器的基础上,内加耐高温金属多孔材料,利用离心、过滤和吸附的综合作用,使高温含微细固体粉尘的气体得以彻底去除,选用了10μm,20～30μm,30～40μm孔径的耐腐蚀、耐高温的金属多孔材料进行了分离实验。结果表明,因微粒在多孔材料中的吸附、过滤材质和滤饼的共同作用,3种材质都可使纳米级的粉尘完全去除,总压差随使用时间的增加而增加,滤饼厚度也增加,而达到一定压差后会自然脱落,厚度不会再增加。经再生实验表明,10μm孔径的多孔材质其反吹彻底,成片脱落;20～30μm和30～40μm材质其刮落性比较突出。