镍基单晶高温合金蠕变机制研究进展

叶片在服役过程中主要承受〈001〉轴向的离心载荷,由离心应力导致的蠕变损伤是叶片的主要失效机制之一。基于单晶叶片的典型服役条件,总结了国内外关于高温低应力和中温高应力蠕变变形损伤机制的研究现状,指出深入开展含典型缺陷单晶高温合金蠕变行为、氧化和热腐蚀对单晶合金蠕变-疲劳变形损伤机制影响研究十分必要。     

在10Cr—15Co—Ni基高温合金中弯曲晶界形成的研究

本文研究了热处理因素对W Mo含量达12％的10Cr—15Co—Ni基高温合金弯曲晶界形成的影响。指出在固溶处理后以1—10℃/分冷却和固溶处理后空冷至1020—1130℃并在这一温度范围保温一定时间均可获得弯曲晶界。 在弯曲晶界上同时并存有参与热处理过程的两种性质不同的r′和M_bC型碳化物相,M_bC型碳化物的生核并迅速长大是该类型合金引起晶界弯曲的主导因素,这一观点与传统的看法即在高合金化Ni基合金中r′相的不连续沉淀引起晶界弯曲是截然不同的。 同时提出了在该类型合金中弯曲晶界形成的模型以及讨论了弯曲晶界形成的机理。     

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。     

高速铣削镍基高温合金GH3039切屑变形研究

为探讨高速切削中切屑的微观形态和变形机理,以镍基高温合金GH3039为基体,采用单因素铣削实验的方法,对锯齿形切屑变形机理及切屑进行了相关研究。分析了高速铣削状态下锯齿形切屑的演变过程,切削参数的改变对锯齿形切屑的影响,使用Digimizer测量软件对不同切屑参数下的切屑进行测量分析。结果表明：在高速铣削加工状态下,切屑形态为锯齿形切屑,并随着铣削速度的提高,锯齿形切屑频率增高,铣削深度和每齿进给量对切屑形态无太大影响;剪切角随铣削速度的增高而增大,锯齿化程度越来越高;铣削速度的变化对切屑有决定性的影响,是形成锯齿形切屑的重要因素。     

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。     

铸造镍基高温合金K435室温旋转弯曲疲劳行为

在应力比R=-1,转速为5000 r/min(83.3 Hz)和实验室静态空气介质环境下,研究了抗热腐蚀铸造镍基高温合金K435的旋转弯曲疲劳行为,得到其应力-疲劳寿命(S-Nf)曲线,测出其室温旋转弯曲疲劳极限为220 MPa.用扫描电镜观察了疲劳断口形貌,发现裂纹主要萌生在试样表面或近表面缺陷处,断口主要由裂纹萌生区、裂纹稳态扩展区和瞬间断裂区组成;并讨论了K435合金疲劳断裂的机制.用透射电镜观察了合金微观组织的变化.     

镍基高温合金K4169的高温相变研究

利用共聚焦激光扫描显微镜原位观察了镍基高温合金K4169的相变过程.结果表明:850℃保温120s后,γ′相发生溶解,γ″相在晶体内部析出,Laves相开始往基体中溶解;加热到950℃保温120s时,γ″相继续析出,Laves相已经大部分溶解到基体中,晶界显露;1 150℃保温200s后,γ″相开始溶解,Laves相已经完全溶解,晶界更加明显;1 286℃时,晶界发生粗化;1 300℃保温200s后晶界粗化加剧.     

镍基高温合金离心喷头材料研制成功

中级超细玻璃棉由于具有耐火、耐蚀、比重小的特点,可制成板、管、砖等各种成品,是目前国防上应用很广的一种新型保温隔热材料。我国石油化工、建筑、军工等部门普遍采用作为恒温、保温、隔热、防震、建筑等材料。多年来,我国一直采用铂金漏板立吹法生产这种玻璃棉,这种方法的缺点是产量低(日台产量不到200公斤),质量差,棉中有渣球。而国际上生产玻璃棉的先进方法是离心喷吹法,日产量可达三吨左右,且纤维直径均匀。     

电渣冶炼复杂的变形镍基高温合金现存问题的探讨

本文主要讨论了电渣冶炼复杂变型镍基合金现存问题和其解决途径。其中侧重讨论了几个主要冶炼参数间的相互关系及其对产品质量的影响。     

镍基高温合金高速切削的可能性研究

作为典型的难加工材料,镍基高温合金切削加工性很差,切削力大,切削温度高,切削速度低,生产效率低。高速切削作为本世纪最先进的加工技术得到广泛的应用。本文通过切削实验,从切削力和温度来探讨镍基高温合金GH4169高速切削的可能性。提高切削速度减小切削力,降低切削温度,所以,从减小切削力和降低切削温度的角度看,高速切削镍基高温合金是完全可能的,可认为高速切削是实现镍基高温合金高效切削加工的途径之一。     

高硼碳镍基高温合金的研究

在Ni—Cr固溶体合金中,同时加入过量的硼和碳后能形成一种以M_(23)(BC)_(?)为强化相的沉淀硬化型合金。认为B、C同时加入,能促使它们在合金中的均匀分布,所形成的强化相热稳定性好,其组织形态和分布可以通过热处理来改善。合金在高温腐蚀介质中暴露。其表面铬含量能保持在Ni—Cr基合金所要求的“临界”耐蚀含量,从而保证了合金的抗蚀性能。     

镍基高温合金的脱氮与脱硫

研究了采用CaO坩埚真空感应熔炼镍基高温合金过程中脱氮与脱硫行为。发现只用CaO坩埚并不脱硫 ;根据坩埚壁成分分析数据 ,讨论了CaO坩埚脱硫机理 ;加A1对脱氮有利 ,对脱硫具有重要的作用 ,加Ti则对脱氮有明显不利影响 ;计算了不同真空度及加A1和Ti条件下Ni- 6Cr- 5Co - 2Mo- 6W合金在 1 60 0℃时氮的溶解度 ;提高熔炼真空度是促进脱氮的有力措施。     

合金元素对GH220合金弯曲晶界的影响

本文对GH220合金弯晶形成机制以及加入W、Mo、C、Ce(微量)等元素的作用进行了初步探讨。试验结果表明:对于GH220合金,慢速缓冷时形成弯晶为γ′机制;快速冷却和采用等温工艺时为碳化物机制。并摸索到上述各元素最佳含量范围,对生产有一定参考价值。     

镍基高温合金高速铣削加工表面完整性

采用高速铣削加工试验,研究切削速度对2种不同的镍基高温合金FGH95和Inconel718已加工表面完整性的影响规律,并观察高速铣削加工后的切屑形貌。试验结果表明:在较低切削速度范围内(800~2 000 m/min),切削速度对表面粗糙度的影响很小,两者表面粗糙度相差不大,但在较高的切削速度范围内(>2 000 m/min),FGH95的表面粗糙度要大于Inconel718的表面粗糙度。在相同切削条件下,Inconel718的加工硬化率和加工硬化层深度要明显比FGH95的大,并且Inconel718表面白层的厚度大于FGH95表面白层厚度。高速铣削加工FGH95和Inconel718切屑均出现明显的锯齿化现象,并且随着切削速度的提高,锯齿化程度不断加剧以至变为碎屑。     

镍基高温合金焊缝凝固裂纹敏感性研究

本文研究了合金元素对镍基高温合金焊缝凝固裂纹的影响,表明在凝固裂纹断面上存在Nb,Ti,Mo,Si等元素偏聚的现象。通过对20种高温合金和8个合金元素进行重回归分析,得到了焊缝凝固裂纹敏感性系数P_(sc)。     

单晶镍基高温合金微铣削力试验

以单晶镍基高温合金DD98为研究对象,从单晶高温合金微观组织分析材料去除机理,得出DD98滑移面为密排面{111},滑移向为密排方向110,克服阻力最小,最易滑移.采用双刃微铣刀对单晶镍基高温合金DD98进行正交试验,通过极差分析比较获得切削参数对微铣削力的影响程度.结果表明,主轴转速的影响最大,进给速度其次,铣削深度最小.通过优化获得理想的切削参数为:主轴转速36 000 r/min,铣削深度5μm,进给速度20μm/s,此时微铣削力最小.并对其原因进行深入分析,为单晶高温合金的微加工理论的机理揭示提供理论参考和试验依据.     

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。     

镍基高温合金磨削表面工艺性能试验研究

为了探究镍基高温合金的磨削表面工艺性能,采用单因素试验的方法,分别进行镍基高温合金单晶DD5和多晶GH4169的平面槽磨削试验,得到砂轮线速度、磨削深度和进给速度对其表面质量的影响规律,并对磨削亚表面微观组织和磨屑形貌进行观察.结果表明:随着砂轮线速度的增大,表面粗糙度R_○a不断减小;随着磨削深度和进给速度的增大,表面粗糙度R_○a不断增大.在相同工艺参数下,多晶GH4169更容易加工,可磨削性能更好.随着砂轮线速度的增大,磨削亚表面出现塑性变形层且塑性变形作用减弱.磨屑主要有锯齿状和崩碎状等,其中锯齿状磨屑居多.     

WP—13发动机用GH220镍基变形高温合金棒材的研制

GH220合金系仿苏—220合金,1980年由冶金工业部军工办和航空工业部科技局组织有关单位成立联合课题组进行攻关。 GH220合金在现今镍基变形高温合金中属于最高水平的合金之一,合金化程度高,强化相数量大,加工变形比较困难,相变规律复杂,又需采用特种弯曲晶界热处理工艺。该合金主要用作航空发动机涡轮叶片材料,短时工作温度达900～950℃,长时工作温度870～900°是国家急需的一个重要高温合金材料。研制中几乎没有任何工艺资料可以借鉴,研制工作有相当难度。     

高Nb--TiAl合金的高温循环变形机制

在750℃下对近片层Ti--45Al--8Nb--0.2W--0.2B--0.1Y合金进行了静拉伸和循环变形,观察和分析变形后试样的微观组织.合金在750℃时的循环应力--应变曲线位于静拉伸应力--应变曲线之上,显示出明显的循环硬化特征;在循环变形过程中呈现先硬化后稳定.透射电镜观察显示,在750℃下循环变形和拉伸的合金试样中均发现有大量的位错钉扎、塞积及缠结存在,而形变孪晶仅在循环变形后的合金试样中存在.合金在750℃下的循环变形中孪生起重要作用.