GH169高温合金长期时效的组织转变

对GH169合金长期时效的组织结构观察表明,合金在650℃以下时效甚至长达5×10h,其组织变化并不明显,保持了良好的组织稳定性。然而超过650℃,合金的组织对温度极为敏感,发生了复杂的相转变。通过对运行2.8×10~4h的涡轮盘榫齿的研究表明,应力加速诱发这种复杂的相变过程。     

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。     

地面燃气轮机用铁基高温合金CH133的研究

为适应600℃左右长期使用于地面燃气轮机叶片的要求,研制和发展了GH133合金。 GH133合金是铁一镍一铬为基,以Ni_3(Al.Ti)型γ＇为主要强化相的高温合金,其特点是: 1.具有良好的长期组织稳定性。通过我国自行设计的铁基高温合金电子空位数计算并调整和添加合金元素,克服了某些铁基合金在600—650℃长期工作下会析出σ相而导致合金脆化的缺点。经650℃,6000小时长期时效后,没有σ相或其他脆性相析出。 2.具有良好的力学性能稳定性。经650℃,6000小时长期时效后,室温拉伸性能保     

高温合金GH4169与GH4202在富氧气氛中的燃烧行为

采用富氧燃烧实验方法,通过光学显微镜、扫描电子显微镜和能谱仪等手段对GH4169和GH4202高温合金燃烧试样进行分析,建立合金燃烧质量、热量和氧传输模型,探究两种合金的富氧燃烧机理并提出提高新型高温合金抗燃烧性能的措施。结果表明：GH4202与GH4169合金在富氧条件下均发生燃烧,GH4202抗燃烧性能优于GH4169；两种合金以液相进行燃烧,在合金燃烧前沿存在由未完全燃烧的金属颗粒和氧化物组成“燃烧层”,燃烧层中合金元素的燃烧行为是决定合金整体燃烧的关键性因素；合金元素在燃烧前沿呈现“选择性燃烧”规律,Nb、Ti、Al、Cr等元素易于与氧发生燃烧,Ni滞后燃烧且燃烧热低,起到良好的抗燃烧作用。     

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.     

ICP-AES标准加入法测定高温合金(GH2132、GH3600、GH4169)中P元素含量

本文研究并建立了ICP-AES高温合金(GH2132、GH3600、GH4169)中P元素含量的检测方法。通过实验确定了样品的溶解方法、优化了仪器条件、用标准加入法绘制工作曲线并测定未知样品浓度。实验开展了方法精密度,与标准样品及其他检测机构比对验证实验。通过实验及验证所建立的ICP-AES法测定高温合金(GH2132、GH3600、GH4169)三个牌号中P元素含量的分析方法简单、快速、准确度高,可满足了航空航天发动机用变形高温合金(GH2132、GH3600、GH4169)对P元素的分析需求。     

GH4169合金惯性摩擦焊接头的高温持久性能

通过显微硬度、SME和TME对直接时效态和固溶态的GH4169高温合金惯性摩擦焊接头焊态和焊后时效态的高温持久性能进行了分析。结果表明，对于上述两种合金在焊态下焊接接头的显微硬度出现明显的软化现象，经焊后时效处理，焊接接头的显微硬度分布较为均匀，并以焊合区的显微硬度最高。高温持久实验表明，经焊后时效处理的上述两种合金都呈现出典型的韧性断裂，并以直接时效态的ZSGH4169高温合金焊后＋时效惯性摩擦焊接头的高温持久性能量佳，并高于直接时效态的母材。     

楔横轧成形GH4169合金的热力耦合数值模拟

采用有限元软件DEFORM--3D对GH4169合金的楔横轧成形进行了热力耦合数值模拟,得到了GH4169合金轧件的金属流动情况、温度场的分布规律以及轧件与轧辊间的轧制力和力矩,并与45#钢进行了对比分析.结果表明:在楔横轧成形中,GH4169合金轧件的轴向金属流动规律不同于45#钢,其外层金属的轴向流动大幅度滞后于心部;各力能参数都要大于45#钢,且最高为45#钢的2.15倍;变形温度始终高于45#钢,最高温升比45#钢多6.21%.     

剪切温度对车削加工GH4169镍基高温合金的影响

通过一系列GH4169镍基高温合金切削实验并制备其切屑金相,分析比较了理论计算及有限元仿真所得剪切温度值,探讨了剪切温度对其切屑形成的影响.结果表明:利用有限元仿真所得剪切温度值更接近实际值;当切削速度为250 m/min时,剪切温度值为880.8℃,此时材料的屈服强度降幅较大,材料内部组织发生变化而形成锯齿形切屑;当切削速度为30,65 m/min时,则没有形成锯齿形切屑.所研究的内容有利于优化GH4169的加工工艺.     

静电场时效处理温度对GH4169合金点缺陷的影响

将静电场时效处理应用于GH4169镍基高温合金,以研究静电场对合金内部点缺陷的影响.结果表明:500℃无电场时效处理所提供的能量不足以使一些处在正常点阵位置上的原子跳出能垒而形成新的单空位,但可促进大量处于畸变位置上和邻近空位的原子实现再次的跃迁.强静电场的施加使合金内部不带电原子产生梯度力,加速了原子的振动.在600,700和800℃时效20 h过程中施加8 kV/cm强静电场,其平均正电子湮没寿命提高6%~7%,增大了合金内部平均空位尺寸.     

Solute atom migration in GH4169 superalloy under electrostatic fields

Electric field treatment (EFT) was applied on GH4169 alloy during aging at 500–800℃ to investigate the microstructure and property variation of the alloy under the action of EFT. The results demonstrate that the short-distance diffusion of Al, Ti, and Nb atoms can be accelerated by EFT, which results in the coarsening of γ′ and γ″ phases. Meanwhile, lattice distortion can be caused by the segregation of Fe and Cr atoms, owing to the vacancy flows migrating toward the charged surfaces of the alloy. Therefore, the alloy is hardened by the application of EFT, even if the strength of the alloy is partly reduced, which is caused by precipitation coarsening.     

Effect of cross wedge rolling on the microstructure of GH4169 alloy

The metal microstructure during the hot forming process has a significant effect on the mechanical properties of final products. To study the microstructural evolution of the cross wedge rolling (CWR) process, the microstructural model of GH4169 alloy was programmed into the user subroutine of DEFORM-3D by FORTRAN. Then, a coupled thermo-mechanical and microstructural simulation was performed under different conditions of CWR, such as area reduction, rolling temperature, and roll speed. Comparing experimental data with simulation results, the difference in average grain size is from 11.2% to 33.4% so it is verified that the microstructural model of GH4169 alloy is reliable and accurate. The fine grain of about 12-15 μm could be obtained by the CWR process, and the grain distribution is very homogeneous. For the symmetry plane, increasing the area reduction is helpful to refine the grain and the value should be around 61%. Moreover, when the rolling temperature changes from 1000 to 1100℃ and the roll speed from 6 to 10 r·min-1, the grain size of the rolled piece decreases first and then increases. The temperature may be better to choose the value around 1050℃ and the speed less than 10 r·min-1.     

GH4169合金管材正挤压工艺优化的数值模拟

结合GH4169在不同温度、应变速率下的真应力-应变曲线,应用Msc.Superform有限元软件对GH4169合金管材正挤压进行了数值模拟,系统分析讨论不同挤压参数对挤压过程的影响.结果表明:GH4169合金管材可以通过热正挤压成形,当挤压速度为100 mm.s-1和300 mm.s-1,模角为20～30°,坯料预热温度为1040～1 050℃时,以及在良好的润滑条件下可以获得优化可控的挤压工艺.     

GH720Li合金长期时效过程中γ'相演变规律

研究GH720Li合金经标准热处理(1105℃,4 h→油冷﹢650℃,24 h→空冷﹢760℃,16 h→空冷)后分别在720℃时效0~5000 h和800℃时效0~1000 h后γ'强化相的演变规律. 合金在720℃,5000 h时效后一次γ'相的尺寸、形态以及数量基本不发生变化;在720℃,200 h时效后,二次γ'相发生明显粗化;500 h后出现不均匀长大. 相应地,500 h前硬度下降速率大, 500 h后趋于平稳. 在800℃,500 h时效后,一次γ'相发生粗化;800℃,100 h时效后,二次γ'相发生明显粗化且不均匀长大. 500 h前硬度下降斜率很大,500 h后硬度仍有明显下降趋势. 720℃及800℃时二次γ'相粗化行为是以扩散控制的粗化机制为主导. γ'相平均半径与时效时间满足立方根关系,符合L-S-W ( Lifshiz-Slyozov-Wanger)理论.     

浇注温度对GH625 合金铸态显微组织的影响

基于Thermo-Calc热力学模拟软件、扫描电镜和能谱仪等实验手段,研究GH625合金铸态试样棒的显微组织,并对比讨论浇注温度对其显微组织的影响规律. GH625合金的铸态显微组织为发达的树枝晶,枝晶间可见δ相与M6C型碳化物伴生析出. 一次枝晶臂间距λ1 和二次枝晶臂间距λ2 均随着浇注温度的升高而增大,而枝晶偏析程度则同时受扩散时间和扩散距离两方面因素的共同作用,综合相互作用导致1420℃浇注试样里Nb元素高度偏析,为枝晶间δ相的大量析出提供有利的浓度条件. 因此,在制定浇注工艺时,需要综合考虑扩散时间和扩散距离的影响程度,选取合适的浇注温度(或者冷却速率).     

温度与载荷对GH4169/5CrMnMo界面接触换热的影响

基于传热学基本原理建立合理简化的热接触模犁.应用稳态法,通过自制的实验设备埘GH4169高温合金与5CrMnMo模具钢的界面接触换热系数进行测量.根据实验数据归纳出接触换热系数的经验计算关系式,比较计算结果和实验结果.研究结果表明:接触界面温度变化范围为240-560℃,接触载荷能够达到15.68 MPa;接触换热系数随界面温度和接触载荷的增加呈现增大趋势,但在320℃和470℃附近出现换热系数的极小值,温度与载荷的作用是通过改变材料热物性及力学性能间接实现的;经验计算关系式满足幂律关系,引入修正系数a和δ后,能够合理地预测接触换热系数,计算结果与实验结果较吻合.     

激光标刻对GH4169合金疲劳性能的影响

激光标刻是航空制造领域中常用的标刻手段,为进一步加强航空工业中标刻工艺使用的规范性,提高飞机整体和关键零部件的可靠性,本文采用激光技术对GH4169合金进行标刻处理,研究了激光标刻后GH4169合金的高周疲劳性能和断裂机理。结果表明,激光标刻中值疲劳寿命为37×103 cyc,与未标刻试样相比,激光标刻处理后疲劳寿命下降了83%。激光标刻处理后,标刻处存在激光重熔层改变应力状态,缺口底端呈尖锐状,应力集中程度较高。与未标刻试样单一裂纹源相比,疲劳萌生区由多个裂纹源共同组成,扩展区初期阶段的疲劳条纹间距变大,多源裂纹在疲劳扩展区汇合后出现台阶状和脊状形态,共同作用下导致激光标刻处理后GH4169合金疲劳寿命大幅降低。