Rene''''95和FGH95合金中的陶瓷夹杂

本文采用光学显微镜定量金相法和电子探针等研究方法对热等静压及热等静压+锻造的FGH95粉末高温合金中的陶瓷夹杂进行了定性和定量的分析,并对FGH95合金与Rene′95合金中的陶瓷夹杂作了对比。 研究得出:FGH95合金中的陶瓷夹杂主要是Al_2O_3以及Al_2O_3与SiO_2的复合氧化物;而Rene′95合金中,则是SiO_2与MgO的复合氧化物以及硅酸铝与MgO的复合氧化物。热等静压的FGH95合金中陶瓷夹杂远远多于Rene′95合金,约高2倍。此外,FGH95合金中的陶瓷夹杂颗粒比Rene95合金要粗大。 研究表明:采用热等静压+热锻工艺的FGH95合金,其陶瓷夹杂的平均尺寸比热等静压工艺的FGH95合金要小。合金粉末粒度对合金中的陶瓷夹杂有明显影响。     

FGH95和Rene''''95合金粉末表面成分和组织结构的分析

对氩气雾化法生产的FGH95和Rene′95粉末颗粒用光学及电子显微镜、X射线能谱和俄歇谱仪等,观察和分析了合金粉末的形貌、显微组织和表面化学成分。     

镍基高温合金氩气雾化粉末颗粒中相的研究

松散粉末中的组织状态以及相组成,直接影响,等静压的成型工艺。热处理后的组织与性能。本文采用X射线物相鉴定和透射电子显微镜研究了氩气雾化的FGH95合金松散粉末颗粒内部的相组成,并与Rene'95粉末颗粒进行对比。结果指出MC型碳化物是雾化松散粉末中主要析出相。FGH95合金粉末中为(Nb、Ti)C、并含少量的Cr、Ni、Mo等元素,而Rene′95粉中主要为NbC。MC碳化物的形态与其成分、凝固条件密切相关。在FGH95热中发现少量Laves相,一次γ′相和硼化物相,而且Laves相和硼化物相往往与MC碳化物以共生形态出现。     

氩气雾化FGH95合金空心粉末的研究

本文采用测定粉末真密度法、光学显微镜定量金相法和图象分析仪等方法研究了FGH95高温合金粉末空心度、粉末空心平均尺寸与粉末粒度的关系。 的增大而增研究得出:氩气雾化FGH95合金粉末中的空心度、空心平均尺寸均随粉末粒度大。粉末空心的形貌基本上是等轴的、球形的,而且随粉末粒度的增化而越来越呈规则的球形。 研究表明:用上述3种方法来研究FGH95合金粉末的空心度,粉末真密度法测量值有偏离,但3种方法的测量结果,其变化的趋势是一致的;用光学显微镜定量金相法和图象分析仪测定粉末空心的平均尺寸,结果一致。 此外,文中还对FGH95合金扮末与Rene′95合金粉末的空心虚、空心平均尺寸进行了比较。     

Rene''''95和FGH95合金粉末中陶瓷夹杂的分析

本文采用水浮选法分析Rene′95高温合金粉末中的陶瓷夹杂,探索用水浮选法定量分析高温合金粉末中的陶瓷夹杂含量。 研究表明,用水浮选法分析高温合金粉末中的陶瓷夹杂含量,其方法是可行的,而且适用于分析各种不同粉末粒度和形状的合金粉末。研究得出了用水浮选法分析Rene′95高温合金粉末中陶瓷夹杂的有关参数。 此外,还研究了Rene′95高温合金粉末中陶瓷夹杂的成分和形态。     

前言

粉末冶金在高温合金生产中应用是60年代末高温合金生产工艺的重要发展。这个技术的优点在于能显著地改善合金的化学成份偏析,达到组织的均匀一致性,从而提高产品的质量和性能。粉末高温合金盘件是增高飞机发动机推动比、延长寿命、节约原材料的有效途径。美国General Eletric公司以氩气雾化的Rene′95合金粉末、经直接热等静压法制造的涡轮盘装备在强击机F/A-18飞机发动机上,1980年发生事故后又改用挤压     

热等静压FGH95合金组织结构的研究

国外应用Rene"95粉末高温合金已有10余年历史。本文研究在不同温度热等静压和热处理之后FGH95合金的显微组织结构。应用俄歇电子能谱和X-线电子能谱分析仪研究颗粒表面偏析和表面组织结构。采用光学显微镜、扫描电镜、透射电源观察热等静压之后合金显微组织结大构的变化,特别用扫描透射电镜详细观察萃取复型组织和金属薄模样品。证明当粉末在高于1053℃热等静压时,MC碳化物沿原始颗粒边界离散地析出,并且碳化物颗粒的间距远大于碳化物尺寸。时效热处理后,沿原始颗粒边界的多数MC碳化物转变成沿原始颗粒边界半连续分布的薄膜状M_(23)C_6型碳化物。发现γ′相的溶解温度与热等静压压力有关。俄歇能谱和X-线电子能谱分析结果表明:在粉末颗粒表面存在氧、碳、铬、钛和硫等元素的偏析,以及颗粒表面部分被氧化。     

氩气雾化Rene''''95合金粉末颗粒二次枝晶间距的研究

本文利用光学显微镜定量金相法测量了氩气雾化Rene'95粉末高温合金粉末颗粒的平均二次枝晶间距,应用牛顿冷却定律得出粉末颗粒的冷却速度,并计算了粉末颗粒完全凝固所需要的时间。在此基础上推导出了Rene'95合金粉末颗粒的二次枝晶间距、颗粒直径以及冷却速度和凝固速度、凝固时间之间的关系。d=0.242D~(?),d=10.9V~(?),d=2.47(de/dt)~(-0.492),d=39.28t~(k0·145)。研究结果表明:氩气雾化Rene′95合金粉末颗粒凝固时,满足一般铸造合金时的关系式,即d=av~(?),d=bt~(?),n基本上在1/3～1/2之间。     

FGH95合金热等静压及热等静压加热处理状态的显微组织

用光学显微镜,透射电子显微镜及X射线衍射技术研究了粉末高温合金FGH95在热等静压及热等静压加热处理状态的显微组织。结果指出:在上述两种状态下试样中存在着γ′、MC、M_(23)C_(?)相,在原粉末颗粒边界发现有富A1和Zr的氧化物。     

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。     

FGH95和Rene''''95合金热诱导孔隙的研究

本文通过测定FGH95和Rene′95高温合金,末经热等静压制,在固溶处理前后的密度变化,研究了热等静压制品中热诱导孔隙(TIP)发生、发展的规律。研究表明:热诱导孔隙随固溶处理温度的升高而增加,随固溶处理时间的延长而增多。初步确定热诱导孔隙检验中的两个具体参数一固溶温度和时间。     

FGH95镍基合金组织结构对持久性能的影响

通过对不同温度热等静压FGH95合金进行完全热处理、组织形貌观察、XRD谱线分析及持久性能测试,研究FGH95合金组织结构对持久性能的影响。结果表明:随着HIP温度升高,分布在原始颗粒边界处的粗大γ′相数量和尺寸逐渐减小,当HIP温度提高至1 180℃,晶粒明显长大。热等静压合金经完全热处理后,粒状碳化物沿晶界和晶内不连续分布,且细小γ′相在基体中弥散析出。经X线衍射分析,随热等静压温度升高,γ和γ′两相晶格常数略有增加,但错配度逐渐减小;在650℃,1 034 MPa条件下,由于1 120℃HIP合金完全热处理后具有较高的晶格错配度,致使合金具有较长持久寿命;合金在蠕变期间的变形特征是位错滑移,位错绕过或剪切γ′相。     

FGH95与Rene''''95合金粉末热学凝固参数和微观组织

大量实验证明,铸态组织中二次枝晶臂距主要受冷却速度或凝固时间的影响。本文对FGH95和Rene'95氩气雾化的、不同粒度级的粉末颗粒测定了二次枝晶臂距,计算了冷却速度(?)、完成凝的固时间tf、凝固速度R及固—液界面前沿温度梯度G。结果表明:两种粉末粒度在-60—+320目范围内冷却速度为10~3-10~4℃/s,凝固时间为10~(-1)—10~(-2)s。随着粉末颗粒减小,冷却速度增加,G/R值增大,粉末颗粒的凝固从以树枝晶为主的方式逐渐转变成以胞状晶为主的方式,用G/R值来判断凝固组织中的碳化物形态不是唯一因素。     

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.     

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。     

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.     

镍基合金粉末的预变形与热处理

对镍基合金粉末进行了20%,40%,60%的预变形,并对不同变形量的粉末在1050℃,1100℃,1120℃温度下保温2h热处理.结果表明:在1050℃,形变量增至60%时,发生完全再结晶且组织均匀化程度显著增加;1 100℃时,显微组织基本上都已均匀,基体中沿再结晶晶粒的晶界均匀析出弥散分布的γ′相;1 120℃时,显微组织更为均匀,在晶界上析出粗大γ′相.     

工艺参数对FGH95合金粉末粒度分布分维数的影响

讨论了粉末粒度分布的分形表示方法,并利用分形几何理论研究了用等离子旋转电极雾化法制取的FGH95合金粉末粒度分布分维数与工艺参数之间的关系.研究结果表明,FGH95合金粉末粒度呈分形分布,电极转速ω与粉末粒度分布分维数D之间的关系为ω=755.04 322.37D,而等离子体枪与电极棒之间的距离对分维数的影响不大.     

送粉速率对射频等离子体球化粉末性能的影响

采用射频等离子体球化技术对多次激光3D打印废弃的GH4169合金粉末颗粒进行二次改造,研究了送粉速率对粉末球化效果的影响规律,分析了粉末球化前后显微组织及性能的差异.研究结果表明:送粉速率越小,单位质量粉末吸收过多的热量而导致其气化,颗粒表面“吸附小颗粒粉末”较多,球形粉末收得率很小;送粉速率越高,单位质量粉末吸收的热量不足以熔化所有粉末颗粒,出现部分的卫星球、包覆粉等缺陷,粉末球化率降低.球化处理后的粉末颗粒显微组织主要包括胞状晶、柱状晶和微晶.在适宜的等离子体球化工艺参数下,获得的粉末颗粒球形度极佳,流动性和松装比得到显著改善,粉末平均粒径增大,粒径分布更趋均匀.     

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。