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.     

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.     

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.     

热等静压技术在镍基单晶高温合金中的应用研究进展

通过总结目前热等静压对镍基单晶高温的应用研究进展,阐释了热等静压对镍基单晶高温合金中的疏松等孔洞类缺陷的消除作用,分析了孔洞的愈合机理,并分别展示了应用热等静压后合金的拉伸、持久、疲劳等力学性能变化情况,同时介绍了热等静压对已服役制件组织力学性能恢复处理的研究进展、计算模拟在指导热等静压工艺研究中的作用,展望了中国热等静压技术的未来发展。     

一种镍基高温自润滑材料摩擦学特性的研究

研究了在Ni 2 0Cr合金粉中添加质量分数为 2 0 %MoS2 ,通过热压法制备得到的高温自润滑材料的摩擦学特性 .结果表明 :在高温摩擦过程中 ,材料中的硫化物共晶体是主要的润滑组元 ;材料与淬火W1 8Cr4V和YJ2对偶时的摩擦因数随着温度变化有所不同 ,但是磨损率都是随着温度升高而增大的 ,其高温下磨损形式主要为磨粒磨损 ;YJ2硬质合金表面生成的氧化物对材料减摩性能有很大影响     

Al-Si合金枝晶生长相场法模拟影响因素

采用相场法技术,确定了噪声、初始晶核半径、各向异性及过冷度等因素对枝晶生长形貌模拟的影响规律.结果表明:在保证初始晶核不被熔化的前提下,初始晶核半径r0的大小不影响模拟结果;随着界面各向异性系数的增大,枝晶尖端生长速度以线性方式增大,而枝晶尖端半径以抛物线方式减小;过冷度越小,枝晶的生长越困难,越不能出现二次枝晶.相场法模拟影响因素对枝晶生长形貌模拟有重要的影响.     

一种[001]取向镍基单晶高温合金蠕变特征

研究了一种[001]取向镍基单晶合金的蠕变特征和变形期间的微观组织结构.结果表明:在低温高应力和高温低应力条件下,合金具有较长的蠕变寿命和较低的稳态蠕变速率;在700℃,720MPa条件下,透射电镜(TEM)观察显示蠕变期间的变形特征是12<110>位错在基体中运动,发生反应形成13<112>超肖克利(Shockley)不全位错,切入γ′相后产生层错.在900℃,450MPa条件下,没有出现蠕变初始阶段,γ′相从立方体形态演化成筏形;在加速蠕变阶段,多系滑移开动,大量位错剪切γ′相是变形的主要机制.在1070℃,150MPa条件下,γ′相逐渐转变成筏形组织,并在γ/γ′界面处形成致密的六边形位错网,位错网可以阻止位错切入γ′相,提高蠕变抗力;在蠕变后期,位错以位错对形式切入γ′相,是合金变形的主要方式.     

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.     

相场法模拟中取向与热扩散参数对Ni-Sn合金枝晶形貌的影响

利用相场模型与温度场进行耦合的控制方程来模拟Ni-Sn二元合金凝固过程中的枝晶生长情况。依据热力学定律、自由能泛函与熵泛函原理,建立Ni-Sn合金相场和温度场耦合的模型。用相场法模拟合金在非均匀温度下枝晶生长过程和枝晶生长形貌的情况。对形成的图像进行对比,研究各向异性强度参数与热扩散参数对枝晶生长形貌和生长速度的影响。模拟研究表明：在非均匀温度场下,当各向异性强度参数增大时,枝晶的生长速度会随之增大,并且二次支臂的生长数量也会增加。此外,当热扩散参数增大时,枝晶的生长速度会随之减小,枝晶主干变细,并且二次支臂的生长数量会有明显减少。     

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 stress rupture properties of polycrystal and directionally solidified castings of nickel-based superalloys

A new directionally solidified Ni-based superalloy DZ24, which is a modification of K24 alloy without rare and expensive elemental additions, such as Ta and Hf, was studied in this paper. The microstructure and stress rupture properties of conventionally cast and directionally solidified superalloys were comparatively analyzed. It is indicated that the microstructure of K24 alloy is composed of γ, γ′, γ/γ′ eutectics and MC carbides. Compared with the microstructure of K24 polycrystalline alloy, γ/γ′ eutectic completely dissolves into the γ matrix, the fine and regular γ′ phase reprecipitates, and MC carbides decompose to M₆C/M₂₃C₆ carbides after heat treatment in DZ24 alloy. The rupture life of DZ24 alloy is two times longer than that of K24 alloy. The more homogeneous the size of γ′ precipitate, the longer the rupture life. The coarsening and rafting behaviors of γ′ precipitates are observed in DZ24 alloy after the stress-rupture test.     

316L粉末热等静压致密化过程数值模拟

为研究金属粉末热等静压（HIP）的致密化行为,采用Perzyna黏塑性流变模型,用有限元软件（MSC.Marc）实现316L粉末HIP过程的数值模拟.分析了粉末体在不同时刻的流动行为,同时研究不同阶段的致密化机制、压坯最终相对密度的分布及其变形.与试验结果对比表明：压坯的相对密度分布、变形趋势与试验结果符合得较好,尺寸...     

粉末冶金TiAl基合金高温变形行为

采用等温压缩试验,在变形温度为600～1050℃、应变速率为0.002～0.2s-1的条件下,研究了粉末冶金Ti-47.5Al-2.5V-1.0Cr合金的高温压缩性能与高温变形行为.结果表明:合金在高温压缩变形时,屈服强度随变形温度的升高、应变速率的降低而降低,塑性趋于升高.合金在高温塑性变形时,峰值流变应力、应变速率和变形温度之间较好地满足双曲正弦函数形式修正的Arrhenius关系,说明其变形受热激活控制.在800～1050℃/0.002～0.2s-1范围内,合金应变敏感系数m为0.152,高温变形激活能Q为376kJ.mol-1.     

镍基粉末高温合金FGH95的组织和性能

论文讨论了FGH95氩气雾化粉末颗粒的凝固组织，合金相组成，表面化学成分；粉末经过热等静压后的显微组织与相组成，原颗粒边界碳化物的本质和形成机制，热等静压坯再经热挤压后合金组织的改善，以及用改进的最终热处理使合金获得良好的显微组织，以提高合金的高温的拉伸，持久断裂，低周疲劳性能。     

无镍不锈钢17Cr10Mn2MoN的制备与性能

采用气雾化法制备含氮无镍不锈钢粉末,利用热等静压成形并对材料进行固溶处理．热等静压后,材料具有良好的强度、塑性及韧性,抗拉强度为850MPa,屈服强度为505MPa,延伸率为44．5％,断面收缩率为47．5％,冲击功为44J．材料经1100℃固溶处理1h后,塑性和韧性得到进一步提高,延伸率为50．0％,断面收缩率为55．5％,冲击为68J．材料强度和耐蚀性优于316L不锈钢．     

粉末冶金钨(W)电极旋锻制造过程中碎裂原因分析

在粉末冶金钨(W)电极旋锻制造过程中采样,采用显微组织分析、断口分析和成分分析方法对旋锻制造过程中的碎裂样件进行检测分析,找出导致碎裂的原因为:粉末烧结工艺不稳定导致区域烧结不足,粉末烧结坯料中存在大量聚集的孔洞和大量的非金属夹杂物。     

刹车条件对航空刹车副钢对偶组织的影响

欧美飞机常使用的粉末冶金航空刹车副选用粉末冶金刹车材料和钢对偶材料配对作为摩擦偶以达到制动目的,而钢对偶材料的组织在使用过程中的变化反映了航空刹车副所经历的刹车过程累计状况,并影响刹车副的正常制动性能.作者研究了正常着陆刹车、中止起飞、极限磨损状态中止起飞这3种刹车条件下,粉末冶金航空刹车副钢对偶材料30CrSiMoVA的组织变化情况,并初步比较了不同组织状况下刹车副的摩擦磨损性能.研究结果表明在3种条件下,表面均形成了塑性变形区;在正常着陆条件下,内部组织由回火索氏体转变为板条状马氏体;而在中止起飞和极限磨损状态中止起飞条件下,钢对偶材料组织则发生更为显著的变化,体现在恢复性试验中,刹车压力需求明显增大.