肖旋
,
许辉
,
秦学智
,
郭永安
,
郭建亭
,
周兰章
金属学报
doi:10.3724/SP.J.1037.2011.00066
研究了3种铸造镍基高温合金在不同温度下的热疲劳行为,利用OM和SEM对合金的组织和热疲劳裂纹形貌进行了观察.结果表明:3种合金的热疲劳裂纹均萌生于V型缺口尖端处,应力诱导下氧化孔洞的产生、聚集和相互连通是裂纹萌生的主要方式,晶界、碳化物及共晶促进了裂纹的萌生和扩展.IN738和DZ444合金的热疲劳裂纹分别沿晶界和枝晶间扩展,DZ445合金的裂纹扩展方式随着温度升高由沿枝晶间扩展转变为沿晶体学取向扩展.高温氧化和热应力的交互作用是热疲劳的主要损伤机制,各合金在较高温度(950℃)下发生的微观组织演化促进了热疲劳性能的降低.
关键词:
镍基高温合金
,
热疲劳
,
高温氧化
,
晶体学取向
,
微观组织演化
肖旋
,
徐乐
,
秦学智
,
侯介山
,
王常帅
,
郭建亭
,
周兰章
中国有色金属学报
用热重法研究稀土元素Y和Ce对定向凝固镍基高温合金 DZ444高温氧化行为的影响，用X 射线衍射仪和扫描电镜等观察和分析氧化膜组成和形貌。结果表明：合金在700、850和950℃下的恒温氧化动力学均符合抛物线规律，稀土元素的添加对其无影响；然而，添加稀土元素使其氧化激活能由257.6 kJ/mol 降低至246.8 kJ/mol；DZ444合金氧化膜分为3层：外层为疏松的 Cr2O3、TiO2和(Cr0.88Ti0.12)2O3的混合物；中间层为Cr2O3；内氧化物层为 Al2O3。稀土元素未改变合金氧化膜的组成。稀土元素极易偏聚在合金表面，促进保护性 Cr2O3膜的形成，从而阻止合金的进一步氧化，并能有效抑制合金的内氧化。
关键词:
高温合金
,
稀土元素
,
高温氧化
,
定向凝固
肖旋
,
高慈
,
秦学智
,
郭永安
,
郭建亭
,
周兰章
中国有色金属学报
研究抽拉速率对DZ483合金微观组织及力学性能的影响。结果表明：随着抽拉速率的提高，合金的一、二次枝晶间距逐渐减小，γ′相尺寸减小，但γ′相的数量增多；共晶组织及枝晶间碳化物的数量增多。碳化物形貌由块状转变成长条状，类型不随抽拉速率的提高而改变。随着抽拉速率的升高，除Cr元素偏析系数在1左右波动外，其余元素的偏析程度都增加，其中W、Mo元素偏析程度明显加重；DZ483合金的持久性能随抽拉速率的提高先升高后降低。不同抽拉速率下，合金断口均呈现出韧性断裂和脆性断裂混合特征，γ′相为合金的主要强化相。随着抽拉速率的提高，一方面，合金中γ′相的数量逐渐增多，尺寸逐渐减小，提高了合金的持久性能；另一方面，由于元素偏析程度加重、碳化物和共晶数量增多及γ′相筏形化规则程度的下降，降低了合金的持久性能。
关键词:
DZ483高温合金
,
定向凝固
,
抽拉速率
,
微观组织
,
持久性能
孙文
,
秦学智
,
郭建亭
,
楼琅洪
,
周兰章
金属学报
doi:10.11900/0412.1961.2015.00399
采用OM, SEM和TEM及其HAADF模式下的元素面扫描, 研究了一种铸造镍基高温合金长期时效期间初生MC碳化物的分解反应过程、形式及机理．结果表明, 在长期时效过程中, 初生MC分解反应分为3个阶段: MC+γ→ M6C + γ′, MC+γ→M6C + M23C6+γ′和MC+γ →M6C + M23C6+η．HAADF模式下对分解区域进行元素面扫描, 浓度梯度显示初生MC分解实际上是元素在初生MC和γ基体之间的互扩散交流过程, 分解产物中的C主要来源于初生MC, Ni, Al和Cr来源于γ基体, 而Ti, W和Mo不仅源于γ基体也源于初生MC. 合金具有较高的Ti+Nb+Ta+Hf原子分数和(Ti+Nb+Ta+Hf)/Al原子比是初生MC分解过程中析出η相的必要条件, 而其析出的数量与初生MC的分解程度有关, 分解程度越高, 析出数量越大.
关键词:
铸造镍基高温合金
,
长期时效
,
初生MC
,
退化机制
张洪伟
,
秦学智
,
李小武
,
周兰章
金属学报
doi:10.11900/0412.1961.2016.00495
系统研究了高硼DZ444定向凝固合金的初熔行为及其对力学性能的影响。结果表明,在铸态合金中,枝晶间包含大量γ/γ′共晶、MC碳化物和由硼化物、Ni5Hf及η相组成的“团聚相”。在固溶处理期间,团聚相周围受硼化物显著影响的γ基体首先发生初熔。硼化物不是初熔的形核点,但是对初熔的形成具有关键作用。较高的B含量,使得合金具有较低的初熔温度,介于1160~1170 ℃之间,明显低于正常合金。提升温度或延长保温时间,初熔现象变得更加严重。采用水淬方式,初熔倾向于凝固为典型的γ枝晶和大量细小的沉淀相颗粒;而采用空冷方式时,初熔依次凝固为团聚相、γ基体和γ/γ′共晶相,团聚相形貌与铸态时没有明显差异。完整热处理时,固溶温度由1210 ℃提升到1230 ℃,初熔略微增加,而当温度达1250 ℃时,初熔区尺寸和面积分数剧烈增大,对合金造成严重破坏。由于温度较低,合金的高、低温时效对初熔组织影响不是很大。随着初熔区尺寸和面积分数增加,初熔区消耗了大量的固溶强化元素,同时初熔区内部易萌生大量微裂纹,从而使合金的拉伸性能稍有下降,持久性能显著降低。
关键词:
定向凝固高温合金
,
固溶处理
,
初熔
,
团聚相
,
力学性能
秦学智
,
郭建亭
,
袁超
,
侯介山
,
周兰章
,
叶恒强
金属学报
doi:10.3724/SP.J.1037.2009.00449
长期时效期间K452和K446合金中的γ'相形貌都保持球形,尺寸不断粗化,但K446中γ'相的粗化速率总体上比K452快.初生MC的热稳定性不仅与MC本身的化学成分密切相关,而且与合金成分有关;合金中γ基体的热稳定性(即晶内二次碳化物或TCP相的析出)与初生MC的热稳定性有关;晶界粗化通过,γ'沉淀及镶嵌于其中的碳化物(M_(23)C_6或M_6C)的析出和长大来实现.γ'相粗化,初生MC分解、晶界粗化以及二次碳化物或TCP相的析出等,使合金的力学性能明显下降.
关键词:
镍基高温合金
,
长期时效
,
微观组织稳定性
,
力学性能
孙文
,
秦学智
,
郭永安
,
郭建亭
,
楼琅洪
,
周兰章
金属学报
doi:10.3724/SP.J.1037.2014.00040
采用OM,SEM和TEM等手段,分析了Nb/Ti比对铸造镍基高温合金长期时效微观组织演化的影响.结果表明,在长期时效期间,Nb/Ti比对γ相形貌演化和粗化影响不大,但对y相体积分数有一定影响.初生MC中Nb/Ti比和(Nb+Ti)/(W+Mo)比与合金Nb/Ti比具有很好的线性关系.随合金Nb/Ti比下降,2个比值线性下降,使MC分解程度提高,热稳定性降低;但是,2个比值的显著改变并不能导致MC分解程度的大幅变化,还存在其它因素对MC热稳定性具有重要影响.MC的分解程度可通过分解前后体积分数的变化来计算,而热稳定性强弱则可由分解程度来定量表达.Nb/Ti比降低,晶界粗化更加严重,晶界析出M23C6的倾向增大,析出M6C的倾向减小.但是,合金中μ相的析出演化行为并未受到Nb/Ti比的明显影响.
关键词:
铸造镍基高温合金
,
Nb/Ti比
,
长期时效
,
组织演化
肖旋
,
曾超
,
侯介山
,
秦学智
,
郭建亭
,
周兰章
金属学报
doi:10.11900/0412.1961.2013.00836
研究了定向凝固镍基高温合金DZ444在800,850和900℃下最长达104 h长期时效过程中初生MC碳化物的热稳定性、MC分解机制及其分解对组织演化的影响.结果表明:DZ444合金初生MC碳化物的热稳定性较低.在长期时效过程中,MC分解不断加剧;同时,MC分解区域内产物不断发生变化,在MC分解初期产生了典型的SM结构(sandwich microstructure),在MC分解中期出现了η相,在MC分解末期析出一定量的η-MC和η-M23C6.MC分解过程可以大体地描述为:MC+γ→SM-M23C6+ SM-M6C+ SM-γ'→SM-M23C6+SM-MC+ SM-γ'+ η→S M-M,3C6+SM-MC+ SM-γ'η+ η-M6C+ η-M23C6,其中二次碳化物的类型主要为M23C6,且随着时效温度的升高和时效时间的延长,二次M6C含量略有增加.MC的分解能够促进晶内M23C6沉淀、σ相析出和晶界粗化.
关键词:
定向凝固高温合金
,
初生MC碳化物
,
分解机制
,
显微组织
孙文
,
秦学智
,
郭建亭
,
楼琅洪
,
周兰章
金属学报
doi:10.11900/0412.1961.2014.00281
利用真空冶炼制备了不同(W+Mo)/Cr比(质量比)的铸造镍基高温合金,采用OM,SEM和TEM观察了合金试样的微观组织,研究了(W+Mo)/Cr比对合金组织演化和持久性能的影响.结果表明,(W+Mo)/Cr比对热处理态组织无明显影响,主要组成相为γ基体、γ相、初生M和晶界二次碳化物.长期时效期间,合金试样的组织演化主要包括γ相粗化、拓扑密排相(TCP)相析出、MC分解和晶界粗化.随(W+Mo)/Cr比降低,MC的热稳定性明显降低,晶界粗化程度升高,晶界碳化物发生了M6C→ M6C +M23C6→M23C6的转变.同时,TCP相的析出量明显减少.当(W+Mo)/Cr比为0.22时,无TCP相析出.另外,(W+Mo)/Cr比由高于0.55降低至0.37时,TCP相的种类由μ相转变为了μ与σ相共存.γ'相和晶界粗化及TCP相的析出是引起合金持久性能降低的主要原因.综合(W+Mo)/Cr比对合组织演化和持久性能的影响得出,(W+Mo)/Cr比约为0.37时,合金具有最佳的持久性能.
关键词:
镍基高温合金
,
(W+Mo)/Cr比
,
长期时效
,
组织演化
,
力学性能
孙文
,
秦学智
,
郭建亭
,
楼琅洪
,
周兰章
金属学报
doi:10.11900/0412.1961.2015.00399
采用OM,SEM和TEM及其HAADF模式下的元素面扫描,研究了一种铸造镍基高温合金长期时效期间初生MC碳化物的分解反应过程、形式及机理.结果表明,在长期时效过程中,初生MC分解反应分为3个阶段:MC+γ→ M6C+γ,MC+γ→M6C+ M23C6+γ'和MC+γ→M6C+ M23C6+η.HAADF模式下对分解区域进行元素面扫描,浓度梯度显示初生MC分解实际上是元素在初生MC和y基体之间的互扩散交流过程,分解产物中的C主要来源于初生M,Ni,Al和Cr来源于y基体,而Ti,W和Mo不仅源于y基体也源于初生MC.合金具有较高的Ti+Nb+Ta+Hf原子分数和(Ti+Nb+Ta+Hf)/Al原子比是初生MC分解过程中析出η相的必要条件,而其析出的数量与初生MC的分解程度有关,分解程度越高,析出数量越大.
关键词:
铸造镍基高温合金
,
长期时效
,
初生MC
,
退化机制
