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Al,Ta和Ti元素的扩散规律，发现DD402单晶中存在Al和Ta元素的上坡扩散．因此单晶中在近结合界面处形成了Al ,Ta和Ti元素的富集区以及γ′相的筏形化．对Al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．     

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Al,Ta和Ti元素的扩散规律，发现DD402单晶中存在Al和Ta元素的上坡扩散，因此单晶中在近结合界面处形成了Al，Ta和Ti元素的富集区以及γ‘相的筏形化，对Al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。     

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．     

镍基单晶高温合金定向粗化机制有限元分析

采用有限元计算了[001]取向时,镍基单晶合金中γ基体和γ′沉淀相在施加外力前后弹性应变能密度的分布,并依据元素的扩散性质对定向粗化过程做了相应分析.结果表明,外应力改变了基体通道中的应变能密度的分布,γ′沉淀颗粒的定向粗化与基体通道中的应变能密度分布密切相关,其定向粗化在应变能密度高的基体通道扩展,且应变能密度变化越大,元素扩散速率越快,γ′颗粒定向粗化的速率也越快.     

一种铸造镍基高温合金的高温蠕变断裂行为

研究了M963合金在975℃／225MPa条件下蠕变断裂行为。结果表明：M963合金的蠕变曲线表现出明显的蠕变三个阶段；蠕变过程中，γ’相粒子逐渐筏形化，由初始阶段的分布在γ基体中的立方状孤立相转变为蠕变后期的包围γ相的连续相；在枝晶干上有颗粒状M6C碳化物析出；蠕变变形机制从开始阶段的Orowan绕过γ’相粒子转变为蠕变后期的位错切过γ’相粒子。     

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.     

热等静压扩散连接反应层元素互扩散的动力学模拟计算

通过DICTRA-THERMO-CALC动力学和热力学联合计算软件对DD402单晶和Rene95粉末高温合金进行热等静压扩散连接反应层元素互扩散规律的模拟计算，计算结果表明，此种模拟计算方法可以较好地反应扩散偶中元素的互扩散规律，与实验结果基本吻合，在此基础上，分析了计算了温度和时间对扩散连接过程中Al元素互扩散规律的影响，最终得出此种模拟计算方法可以为热等静压扩散连接工艺的制定和优化提供较好的理论依据。     

镍基单晶高温合金γ’颗粒[111]取向加载的粗化趋势

针对镍基单晶高温合金的服役条件和机构特点,对γ’颗粒在[111]取向加载时的定向粗化趋势进行了比较系统的研究.通过实验得到镍基单晶高温合金在[111]取向上受载时,γ’颗粒没有表现出沿任何方向上的定向粗化趋势,只是以毛细驱动方式各向同性长大.经过有限元计算表明,外应力作用使各类基体通道中的应力分布具有强烈的各向异性,而在粗化过程中扩展的通道都是Von Mises应力高的通道,而逐渐减小的通道都是Von Mises应力低的通道,这表明塑性变形及其不均匀分布起关键作用.     

应力时效对镍基单晶合金DD11组织及持久性能的影响

研究了1070℃/100MPa应力时效对镍基单晶合金DD11组织和持久性能的影响,通过扫描电镜和透射电镜对应力时效前后的组织进行了观察和分析,并对合金应力时效前后的持久性能进行了测试与分析。实验结果表明:应力时效前50h是形筏阶段,竖直方向的γ相通道逐步变窄或消失,水平方向的γ相通道宽度逐步增加,立方状γ′相在应力的作用下向水平方向扩展并相互连接在一起逐渐形成筏排形貌。应力时效50h后是筏排粗化阶段,随应力时效时间的延长,组织缓慢粗化,但是筏排形貌基本保持稳定。对应力时效后的组织进行1 070℃/140 MPa持久性能测试,结果表明,在形筏阶段持久寿命基本保持稳定,在筏排粗化阶段,持久寿命逐步下降。应力时效500h后,持久寿命由热处理后初始状态的360h左右降低至140h左右。研究结果表明,γ相通道尺寸的粗化和组织的筏排化是持久性能衰退的主要因素。     

过热处理对单晶高温合金拉伸性能的影响

不同温度条件下，对DD6单晶高温合金保温1 h后空冷处理，以模拟合金的过热服役情况，研究了合金在不同温度过热处理后的显微组织和1 000℃的拉伸性能.结果表明，DD6合金在1 100，1 150和1 200℃过热处理后，γ''相尺寸稍有增大.1 250℃过热处理后，γ''相尺寸明显增加，尺寸极不均匀，大部分γ''/γ相界面为锯齿状.1 300℃过热处理后，少部分γ''相具有锯齿状的γ''/γ相界面，大部分为重新析出的细小γ''相.1 320℃过热处理后，γ''相全部回溶后重新析出不规则、细小的γ''相.合金在1 200℃过热处理后屈服强度和抗拉强度明显降低，其他温度下过热处理对合金的拉伸性能影响较小.这主要是因为合金在1 200℃过热处理后，γ基体通道宽度最大，而γ''相体积分数最小.     

γ’相在不同热处理条件下的演化

通过扫描电子显微镜研究了定向凝固DZ951合金在不同热处理条件下γ’相的演化过程。结果表明,合金经1240℃固溶处理并在随后炉冷过程中,一个大的立方形γ＇相能够分解成八个小的立方形γ＇相。弹性能的降低是γ＇分解的驱和。DZ951合金在1000℃长期时效2000h后,γ＇相尺寸达到1.5μm也不发生分解,而是粗化形筏,形筏的驱动力为弹性能和界面能的降低。     

硼对第二代镍基单晶高温合金显微组织的影响

硼(B)是强化镍基单晶合金小角度晶界的重要微量元素,但目前关于B对镍基单晶合金显微组织影响的系统报道非常有限。通过对3种不同B含量(质量分数分别为0、0.01%、0.02%)的第二代镍基单晶合金DD11铸态及热处理态组织定量表征,研究了B对相转变温度、(γ+γ′)共晶组织、硼化物的影响。结果表明:B显著降低合金的固液相线,提高铸态共晶组织体积分数;0.01%B的加入,合金中未出现M3B2型硼化物相;而0.02%B的加入,显著促进了骨架状硼化物的形成,降低合金初熔点,引起残余共晶含量的大幅度提高;骨架状硼化物吸收较多的Cr、Mo和W等元素,降低合金的固溶强化效果,可导致单晶合金基体的蠕变性能大幅度降低。研究结果对认识单晶合金中微量元素B的作用机理及优化B成分范围具有理论指导意义。     

热处理对第二代镍基单晶合金DD11显微组织及持久性能的影响

采用光学显微镜和扫描电镜对铸态、固溶态和时效态的第二代镍基单晶合金DD11的显微组织进行定量表征,并测试了不同一级时效处理后的合金1 100℃/140MPa和980℃/250MPa条件下的持久性能。结果表明:合金经过1 320℃/6h固溶处理后,(γ+γ′)共晶相全部溶解,凝固偏析显著降低,合金组织均匀。一级时效温度低于1 160℃时,γ′相为方形,一级时效温度高于1 180℃时,γ′相为球形,γ通道显著变宽,并在通道内析出细小的γ′相。随一级时效温度提高,合金的持久寿命先增大后降低。持久性能与γ′相尺寸、体积分数及形态密切相关。     

镍基单晶高温合金磨削变质层工艺试验研究

为探究镍基单晶高温合金的磨削变质层工艺特性，采用单因素试验的方法，研究不同磨削参数及冷却条件对磨削变质层厚度的影响规律.结果表明，在镍基单晶高温合金DD5的磨削表面及亚表面存在一定厚度的磨削变质层.磨削变质层中的塑性变形层内γ相和γ′相发生剧烈扭曲变形且磨削变质层的硬度大于基体.不同磨削参数及冷却条件对磨削变质层厚度产生不同影响，随着砂轮线速度、磨削深度、工件进给速度的增加，磨削变质层厚度的变化分别表现为先减小后增大、不断增大、先增大后减小；在试验参数范围内，微量润滑(MQL)作为冷却条件可以降低相应的磨削变质层厚度，最多达到3.5μm.     

FGH95合金在热成形中与碳钢包套的相互作用

本文研究了FGH95粉末高温合金在热等静压成形时与碳钢包套之间的相互作用。 研究表明:FGH95粉末高温合金热成形用碳钢作包套时,由于二者之间发生各种元素的扩散,因此随热成形温度、时间的不同,在合金表面层会形成不等的合金元素贫化区和富铁区,以及形成无γ′相区域,得出了在不同温度下扩散层厚度与时间的关系。研究得出了扩散层至合金中心的显微硬度变化规律。此外,研究还得出了含碳不同的碳钢对FGH95合金的影响。     

镍基单晶高温合金γ'颗粒[111]取向加载的粗化趋势

针对镍基单晶高温合金的服役条件和机构特点,对γ'颗粒在[111]取向加载时的定向粗化趋势进行了比较系统的研究.通过实验得到镍基单晶高温合金在[111]取向上受载时,γ'颗粒没有表现出沿任何方向上的定向粗化趋势,只是以毛细驱动方式各向同性长大.经过有限元计算表明,外应力作用使各类基体通道中的应力分布具有强烈的各向异性,而在粗化过程中扩展的通道都是Von Mises应力高的通道,而逐渐减小的通道都是Von Mises应力低的通道,这表明塑性变形及其不均匀分布起关键作用.     

铸造高铌TiAl合金双态组织转变过程

通过对Ti-46Al-8Nb-2Mn-0.2B合金的铸态组织和经过a γ双相区热处理后的组织进行光学和扫描电镜进行观察,发现原始铸态组织的γ相偏析处不是片层的晶界,而是片层穿越的区域.由于γ相偏析区域的Al含量比片层基体高,因此阻碍了后续回火过程中该偏析部位片层的分解.通过先得到近γ组织,然后经过a γ双相区保温,最终得到晶粒为40μm的双态组织;但组织中有少量的β相没有得到消除.     

钨合金/不锈钢的低温扩散连接及界面组织性能

通过低温扩散连接方法实现钨合金(90W-7Ni-3Cu)与304不锈钢的高性能连接。采用扫描电镜(SEM)、能谱(EDS)、电子探针(EPMA)分析连接界面的微观组织及元素扩散与分布行为,采用拉伸试验测试连接界面的力学性能。研究结果表明：在800～950℃、压力20 MPa、保温120 min的条件下,可以实现90W-7Ni-3Cu合金与不锈钢的有效连接;当连接温度为900℃时,连接界面抗拉强度达到最大值168 MPa;连接界面结合紧密,无裂纹等缺陷。钨合金与不锈钢界面原子形成了充分的互扩散,不锈钢中的W、Fe、Cr、Ni和Si元素借助空位以及点缺陷扩散到了钨合金一侧的钨中,形成了富含W、Fe、Cr、Ni和Si元素的扩散层。900℃连接样件的断裂发生在钨合金一侧,可以观察到钨合金基体的六角形晶界并且其表面覆盖有粗糙的黏着物,黏着物为原子扩散所形成的扩散层。不锈钢中的Cr、Fe元素以固溶的方式扩散到了钨合金的(Ni,Cu)相中,提高连接界面强度。     

GH4710合金的相析出特征及其与热加工塑性损伤的关联性

利用Thermal Calc热力学软件、光学金相显微镜、扫描电镜等手段分析了GH4710合金原始态和不同条件热物理模拟变形后的析出相及加工损伤特征,系统研究了析出相特征与该合金热加工塑性损伤及开裂的关联性.结果表明:GH4710合金的原始组织主要由γ’、MC及M₂₃C₆碳化物、γ+γ共晶组织组成;热加工时微孑洞等损伤在MC碳化物及γ+γ共晶组织处形核后沿晶界扩展,最终相互连接导致合金大面积破坏;γ’相优先在MC碳化物及共晶组织附近析出,并通过其共格应力场的作用增加了损伤形核和扩展阻力,使合金在较低温度下的塑性损伤值明显小于高温条件下.     

Nd-Fe-B 包晶合金的定向凝固组织及相选择

对 Nd11.76Fe82.3B5.88包晶成分和 Nd13.5Fe79.75B6.75过包晶成分合金进行了高梯度定向凝固和激光快速定向凝固实验,研究了 Nd-Fe-B 合金组织形成及相选择与凝固参量(温度梯度 G,生长速度 V,合金成分 C0)之间的对应关系.针对包晶相为无固溶度的化学计量比结构的 Nd-Fe-B 合金体系,讨论计算了合金定向凝固过程γ-Fe及包晶T1相的界面温度随生长速率的变化,获得了 Nd-Fe-B 合金定向凝固相/组织选择图,确定了合金凝固中各相及生长形态转化的条件.Bridgman定向凝固实验中,随着抽拉速率的增加,T1相由平面/小平面向枝晶形貌转变;Nd13.5Fe79.75B6 75合金的激光实验中,凝固速率由4.4～5.0 mm/s时,领先析出的组织由γ-Fe 枝晶转变为 T1 相枝晶.实验结果与理论计算给出的相/组织选择图吻合较好.