热处理对10Cr-15Co-Ni基高温合金组织和性能的影响

10Cr-15Co-Ni基高温合金以W、Mo、Al、Ti及微量Mg、B等进行强化,相当于苏联某牌号Ni基合金,使用温度为900～950℃。从苏联这种合金的实物叶片解剖情况来看,此合金的使用状态是晶内有大小两种γ′相,晶界为锯齿状,晶内与晶界强化得到了良好配合。但是,用苏联5·1797-73标准给出的此合金热处理工艺,处理后为平直晶界。因此,热处理工艺的研究,是这种合金涡轮叶片试制的重要课题之一。我们全面的研究了固溶处理后缓冷、γ′相回溶再析出、固溶处理后等温等热处理工艺对此合金组织和性能的影响。在确切掌握弯晶形成规律的基础上,得出固溶处理后在1070℃等温处理的效果最好,晶内与晶界状态相似于苏联的实物叶片,机械性能也达到了实物叶片的水平。这种合金的晶界碳化物以M_6C为主,对弯曲晶界形成起主要作用。热处理过程中,使M_6C以较慢速率在晶界形核,并以较快速度长成粗大颗粒,即可获得弯曲晶界。在晶内充分强化的基础上,使晶界锯齿化,可以有效地提高合金的高温持久强度和塑性。上述最佳等温工艺可以使晶内和晶界强化得到较好的配合,这一工艺经几个批次试验的效果稳定,在实际生产上切实可行。     

GH_(49)合金弯晶动力学曲线研究

本文研究了GH49合金等温热处理获得弯曲晶界的动力学。结果表明:弯曲晶界形成的动力学曲线近似为“C”字型。在该曲线“鼻部” 温度(1070℃)等温处理,获得的弯晶效果最佳。同时指出,弯曲晶界的形成与γ＇相和碳化物在晶界的析出有关。并用回归处理方法建立了弯晶百分数与晶界析出相的关系式。     

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.     

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。     

GH220合金的基本组织

GH220合金正常热处理组织有γ基体。γ′、MC、M_6C和M_3B_2相。第一阶段晶粒长大温度1150℃—1170℃,第二阶段为1210℃。碳化物相M_6C最大析出峰在1000℃左右,并发现不同成分的二种M_6C相。 正常热处理得不到大小二种γ′,等温弯晶热处理能得到大小γ′和弯曲晶界组织。 长期时效,低W、Mo、Al、Ti(17.61％)合金析出M_(23)C_6相。当W+Mo大于12％(如12.31％)正常热处理会析出少量μ相;等于12％时,时效后才出现μ相。 合金中加入微量元素Mg可改变碳化物形状,使之细化。     

热处理对四代核电用镍基合金薄壁管组织与性能的影响

利用热力学计算软件JMatPro分析了钍基熔盐堆用Ni-Cr-Mo系高温合金GH3535相析出的热力学及动力学特征,研究了不同热处理制度对冷轧态GH3535合金无缝管的晶粒尺寸及其均匀性、碳化物析出特征、硬度、拉伸性能等的影响规律,观察了不同热处理制度下合金拉伸断口的微观形貌,分析了GH3535合金的拉伸断裂机制.结果表明:在900~1500℃之间,GH3535合金的平衡析出相为富Mo的M6 C型碳化物,M6 C相在固液两相区时便已经开始形成,M6 C相析出所对应的鼻尖温度为1200℃;固溶温度低于1200℃时,合金晶粒尺寸缓慢长大,当固溶温度提高到1230℃,晶粒出现快速长大,平均晶粒尺寸达到160μm;1180℃保温10 min,合金晶粒尺寸的均匀性较好.随着固溶温度升高,合金强度降低、延伸率增加,GH3535合金的拉伸断裂机制为微孔聚集型.     

K465合金的显微组织和性能研究

研究了铸态、热处理态及含0.02%(质量分数)Mg的K465镍基铸造高温合金的显微组织、力学性能.研究结果表明:铸态K465合金组织主要由γ基体、弥散分布的γ′相、(γ+γ′)共晶和碳化物组成,室温平均抗拉强度960MPa,伸长率6.0%,975℃/230MPa条件下平均持久寿命28.1h;经1210℃/4h+空冷的固溶热处理后,晶界MC碳化物部分转变为M6C碳化物,γ′相颗粒尺寸减小到0.1～0.2μm,合金室温平均抗拉强度1055MPa,伸长率4.0%,975℃/230MPa条件下平均持久寿命为50.3h;加入0.02%(质量分数)Mg后,合金中MC碳化物球化,室温平均抗拉强度990MPa...     

奥氏体型高温合金弯曲晶界普遍性的研究

对不同合金化程度的GH151,GH37,GH33镍基高温合金和GH36,GH69铁基高温合金,采用固溶后缓冷工艺或固溶后等温工艺处理,结果表明:均可形成弯曲晶界。同时发现形成弯晶的机制不仅与热处理工艺有关,并与合金成份有关。     

热处理对蒸汽发生器用国产690合金管显微组织和显微硬度的影响

为改善蒸汽发生器常用国产690合金管的抗微动磨损性能,通过实验研究不同的热处理条件对合金显微组织和显微硬度的影响规律.首先,对690合金管进行固溶处理和TT处理(也称脱敏处理),以改变690合金管的晶粒平均直径和晶界碳化物形貌;然后用光学显微镜观察晶粒平均直径的大小,用场发射扫描电子显微镜观察晶界碳化物的形貌;最后,用显微硬度计分别测量690合金管基体和晶界的显微硬度.结果表明:对于国产690合金管,当固溶处理温度为1 080℃时,晶界的碳化物未完全溶解,基体的显微硬度低于晶界;当固溶处理温度达到1 090℃后,晶界的碳化物完全溶解进入基体;升高固溶处理温度和延长处理时间,晶粒平均直径会增大,基体和晶界的显微硬度都会降低,并且基体的显微硬度高于晶界的显微硬度.对固溶处理后的国产690合金管进行TT处理时,晶界碳化物尺寸和间距都随着TT处理温度升高和处理时间的延长而增大,晶界碳化物逐渐变得离散;基体的显微硬度基本不变并低于晶界,晶界的显微硬度在TT处理温度715℃、时间5 h都会出现一个峰值.研究表明,通过固溶处理可调整690合金管的晶粒度,TT处理获得不同的晶界碳化物形貌,进一步影响材料的显微硬度,进而可能改善材料在蒸汽发生器中应用的抗微动磨损性能.     

弯曲晶界对GH49合金蠕变过程中位错组态的影响

本文用电子金相观察了GH49合金两种不同的晶界状态,试样在蠕变断裂过程中位错组态的变化,并研究了位错与晶内γ′相及晶界碳化物沉淀间的相互作用。研究表明:平直晶界试样,晶内蠕变主要是位错攀移越过γ′相所引起,晶界运动受控于晶界滑动。而弯曲晶界试样,晶内蠕变是位错攀移越过r′相及位错切割γ′相所引起,晶界运动受控于晶界滑动与弯曲段内的“回复”移动。因而,弯曲晶界提高了晶内蠕变速率而降低了晶界滑动速率。这就有效地阻止了裂纹的连接、扩展,大幅度地提高了蠕变第三阶段的断裂抗力,从而延长了蠕变寿命及蠕变断裂塑性。     

亚固溶温度热处理对GH720Li难变形高温合金γ′相的影响

对难变形镍基高温合金GH720Li进行了亚固溶处理、亚固溶+单时效(650℃,24 h→空冷)或双时效处理(650℃,24 h→空冷+760℃,16 h→空冷)以及870℃时效3000 h条件下γ′相演变规律的研究.发现一次γ′相受亚固溶处理影响较大,发生部分回溶的程度随固溶温度升高而增大,时效处理使一次γ′相向球形或近球形转变;二次和三次γ′相在亚固溶保温过程中完全回溶,在时效处理时补充析出明显且析出数量和区域随固溶温度升高而增大;870℃长期时效时,合金组织逐渐均匀,二次和三次γ′相完全回溶,晶界一次γ′相时效500 h后有所粗化,合金硬度先降低而后保持不变.     

热处理对NiAlMn高温形状记忆合金相变行为的影响

研究了热处理和热循环Ni－Al－30Mn高温形状记忆合金相变行为的影响。结果表明：（1）在600－1100℃固溶淬火时，随固溶温度升高，该合金的马氏体相变温度升高；在1000℃固溶淬火后，马氏体相变开始温度和马氏体逆相变结束温度为分别为465℃和549℃，（2）在1000℃固溶处理处理和400℃时效处理后，该合金可获得良好的相变特性；热循环使相变行为的稳定性提高。（3）该合金的淬火组织由马氏体和γ相组成，其中马氏体的体积约占60％，马氏体的硬度高于γ相，时效处理后合金的相组成未变，硬度有所增加。     

Co-Al-W三元合金热处理组织

研究不同Al和W含量对四种Co-Al-W三元合金的初熔温度、热处理组织和硬度的影响. 结果表明:四种Co-Al-W三元合金的固、液相点温度均超过镍基单晶高温合金液相点温度;在1300℃/8h固溶处理后,三种合金均仅得到γ(fcc)单相组织,而高W合金在晶界和晶内均有μ相Co7W6析出;在800℃/100h和900℃/50h时效处理后,四种合金在基体γ相中均析出L12型γ′相Co3(Al,W),其γ+γ′两相组织形貌与镍基高温合金相似;高W(12%)和高Al(12%)合金分别促进了μ相Co7W6和富Al相析出. 综合以上结果并结合时效合金的硬度结果,初步确定了含γ+γ′两相组织的合金成分范围.     

热处理对挤压铸造2024铝合金组织与性能的影响

采用挤压铸造技术制备了2024铝合金管件,研究了固溶处理对析出相溶解过程的影响.结果表明:固溶处理初期,组织中θ和S相的数量逐渐减少,但在晶界的共晶相中还有一定的Cu含量;随固溶时间增加,合金基体中Cu和Mg的含量逐渐增多,晶界处的共晶相大部分固溶进入基体,合金的固溶强化作用主要来源于富Cu,Mg相的溶解.合金经过495℃固溶处理16 h+190℃时效12 h后,抗拉强度达到435 MPa,延伸率6.9%.     

WP—13GH220合金一级涡轮叶片等温弯曲晶界热处理工艺

从苏联样机实物叶片解剖得知,该叶片的晶粒间界是弯曲的,而苏联手册提供的标准热处理工艺只能提供平直晶界,根本得不到弯曲晶界。苏联对它的弯曲晶界热处理工艺严加保密,查不到任何资料。 为了将GH220合金能顺利地应用于WP—13发动机一级涡轮叶片,摸索出一个合理的弯曲晶界特种热处理工艺成了一个关键问题。通过大量的热处理工艺探索,包括各种缓冷工艺,回溶工艺、等温工艺,以及与之相配合的大量的组织分析及物理化学相分析、各种力学性能检验工作,最后从一百多个试验方案中选择出1070℃等温弯曲晶界热     

一种单晶高温合金中g?相的析出行为

研究了固溶冷却速度和时效时间对一种镍基单晶高温合金中γ′相的析出的影响。合金经1 250℃固溶处理4 h,从炉中快速取出,分别进行空冷、油冷和水冷,以考察冷却速度对γ′相析出的影响。随后对固溶处理后试样进行时效处理,以考察时效时间和固溶冷却速度对γ′相长大的影响。结果表明,合金在固溶处理后,γ′相尺寸随固溶冷却速率的升高而下降。在时效处理时,γ′相尺寸的增大率随固溶冷却速度的增大而减小;随着时效时间的增加,γ′相的尺寸增加。     

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.     

固溶处理对镍-铬-钼合金力学性能的影响及断口分析

采用金相显微镜、X射线衍射和扫描电镜等方法研究了热压成形镍-铬-钼合金固溶前后的金相组织、相的组成、断口形貌,以及固溶处理对合金力学性能的影响.研究结果表明:经1250 ℃/4 h固溶处理后的合金全为Ni的固溶体,而未经固溶处理和经1200 ℃/4 h固溶处理的合金除了含有Ni的固溶体外,还有单质Mo和一些金属间化合物;未经固溶处理的合金呈脆性断裂,拉伸强度要比固溶后合金的强度低,而固溶后合金呈延性断裂.经 1250℃/4 h和1200 ℃/4 h固溶处理后合金显示出以韧窝为主的断口形貌,与合金的延性断裂力学性能测试结果一致,而未经固溶处理的合金呈现以解理为主的断口形貌,与合金的脆性断裂力学性能测试结果一致.固溶处理前合金的硬度要比处理后的合金硬度高.     

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。     

固溶时效处理对Ni50Ti44Al6合金微观组织和力学性能的影响

采用扫描电子显微镜、X射线衍射、室温和高温压缩试验等方法研究了固溶时效对Ni50Ti44Al6合金微观组织和力学性能的影响.Ni50Ti44Al6合金的铸态微观组织是由NiTi基体和沿晶界分布的网状组织构成.随着固溶温度升高,合金中的网状组织部分消失,第二相在基体中趋向于均匀的弥散分布;随时效时间延长,合金的强度先升高后降低.固溶时效处理能有效改善Ni50Ti44Al6合金的力学性能.最佳的处理制度为:合金在1150℃固溶6 h,水淬,再在700℃时效6 h.