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粉末冶金高温合金FGH96的热加工图及热压缩变形过程的开裂行为

杨川 , 刘小涛 , 司家勇 , 刘锋 , 江亮

中国有色金属学报

采用Gleeble3180D型热模拟试验机对热挤压态FGH96合金在变形温度1020~1140℃，应变速率0.001~1.0 s?1进行热压缩实验，分析真应力?真应变曲线，绘制热加工图。并针对热挤压态粉末冶金高温合金FGH96在热压缩温度低于1080℃时的开裂现象，利用热模拟压缩实验方法，确定在变形温度为1050℃、应变速率为0.001~1.0 s?1的热压缩变形过程中的开裂临界应变量，观察变形后试样的裂纹形貌和显微组织，并利用有限元分析方法对热压缩变形过程进行模拟。结果表明：试样中部位置受拉应力作用沿着变形方向产生鼓形变形，当达到临界应变量后，产生呈沿晶断裂的宏观裂纹，并且随着应变速率的减小，裂纹产生的临界应变量逐渐减小；在低应变速率条件下，在宏观裂纹产生之前，试样内部晶粒之间出现了微观开裂的现象，并造成应力下降。

关键词: 粉末冶金高温合金 , FGH96合金 , 热加工图 , 热挤压工艺 , 热压缩实验 , 鼓形变形 , 宏观裂纹

先进镍基高温合金疲劳损伤的微观机制

刘新灵 , 陶春虎 , 刘德林

稀有金属材料与工程

通过对FGH96粉末高温合金、DZ125定向凝固高温合金、DD6单晶高温合金大量疲劳断口的断裂特征进行统计分析,研究了这3类镍基高温合金疲劳损伤的微观机制.结果表明,这3类合金疲劳断裂的宏观形貌有较大的区别,但由于这几类合金均为镍基面心立方晶体结构,因此其疲劳损伤断裂具有相同的微观演变规律和断裂机制,即:从疲劳裂纹的萌生至裂纹的快速扩展均是以滑移机制进行;疲劳扩展第1阶段均为类解理特征,疲劳扩展第2阶段为疲劳条带,快速扩展区呈现为滑移面、滑移台阶、韧窝特征.由于其组织和成形工艺的区别,其共同的特征表现的具体形貌有所区别.

关键词: 粉末高温合金 , 定向凝固高温合金 , 单晶高温合金 , 疲劳断裂 , 失效机制

拓扑密堆μ相对含Hf的镍基粉末高温合金组织和性能的影响^*

张义文 , 胡本芙

金属学报 doi:10.11900/0412.1961.2015.00389

研究了含Hf (0~0.89%)的FGH4097粉末高温合金中拓扑密堆μ相的析出动力学、组织形态以及μ相对Hf含量为0.30%的合金盘坯力学性能的影响. 结果表明, Hf含量为0.30%和0.89%的合金, 经750~900 ℃长期时效后μ相已明显析出. 随着时效温度的升高、时效时间的延长以及Hf添加量的增加, μ相析出量增加且尺寸长大. μ相主要在晶内以长条片状形态析出. Hf含量为0.30%的FGH4097合金盘坯在550~650 ℃长期时效后未出现μ相, 高温拉伸性能和高温持久性能没有降低, 组织稳定性良好. 750 ℃长期时效后, 盘坯中析出了μ相, 析出的μ相对高温拉伸强度无明显影响, 有助于提高高温拉伸塑性, 降低了高温持久寿命, 高温持久塑性提高约30%. 详细讨论了μ相的析出行为、γ固溶体中合金元素的再分配以及合金断口特征. 解释了μ相对力学性能影响的脆-韧双重作用机理, 并提出控制和避免μ相大量析出造成性能劣化的措施和方法.

关键词: 粉末高温合金 , FGH4097 , Hf , μ , 相 , 力学性能

热模锻造+直接时效粉末高温合金的强化机制

宁永权 , 姚泽坤 , 谢兴华 , 郭鸿镇 , 谭立军 , 陶宇

金属学报 doi:10.3724/SP.J.1037.2009.00781

对涡轮盘用镍基粉末高温合金FGH 4096进行了热模锻造+直接时效处理,探索细化粉末高温合金毛坯组织的工艺及相关增强机制,结果表明:在不降低延伸率的前提下,直接时效处理对于热模锻造后的合金具有明显的强化作用,并且以多方向变形配合直接时效的强化效果最为显著.按多方向热模锻造+直接时效工艺,可使FGH 4096合金的组织显著细化,平均晶粒尺寸达6 μm,γ'相析出尺寸达80 nm. OM,SEM和TEM观察表明,除多方向大变形可直接破碎晶粒,细化晶粒外,反复再结晶也是细化晶粒的有效途径;同时,洁净的再结晶晶界完全取代了原始粉末颗粒边界,直接时效处理后保留了多方向变形产生的位错缠结,并且获得更为细小的,γ'相,热模锻造+直接时效处理后合金所表现出来的超高强度主要源自于细晶强化、晶界强化、形变强化和γ'相强化的综合作用,

关键词: 镍基高温合金 , 粉末高温合金 , 热模锻造+直接时效 , 强化机理

微量元素Hf对镍基粉末高温合金FGH97显微组织的影响

张义文 , 韩寿波 , 贾建 , 刘建涛 , 胡本芙

金属学报 doi:10.11900/0412.1961.2015.00384

利用SEM和物理化学相分析方法研究了5种Hf含量的FGH97粉末高温合金中伪和MC型碳化物形貌、化学组成及含量.结果表明:Hf促进γ相和MC相析出,改变γ相和MC相的化学组成,对MC相的尺寸和形貌影响不大,显著影响γ'相的尺寸和形貌,促使γ'相的形态失稳,导致立方状γ'相发生分裂,使γ'相更快地进入稳定的立方状择优形态.在FGH97合金中添加Hf,可通过改变错配度δ,从而改变γ'相发生分裂的临界尺寸Dc.建立了Dc与Hf含量(Hf)的关系式:Dc=315.4+640.2w(Hf)-358.2[w(Hf)]2.随着Hf含量的增加,|δ|逐渐变小,Dc增大.γ'长大到临界尺寸时,γ'由立方状分裂为八重小立方体状.

关键词: 粉末高温合金 , FGH97 , Hf , γ'相形态稳定性 , MC型碳化物

镍基粉末高温合金中微量元素Hf的作用

张义文 , 胡本芙

金属学报 doi:10.11900/0412.1961.2014.00704

利用FEG-SEM,TEM,AES和EDS分析技术以及物理化学相分析等方法,系统地研究了微量元素Hf在镍基粉末高温合金中的作用.结果表明:Hf以固溶态分布在枝晶间γ固溶体内,有助于减少原始粉末颗粒边界组织.Hf促进γ'相形态失稳,导致大尺寸立方状γ'相发生分裂,更快地进入γ'相低能稳定的择优形态.Hf主要分布在γ'相和MC型碳化物中,改变γ'相和MC型碳化物及γ固溶体相间合金元素的再分配,有利于消除合金的缺口敏感性,改善合金综合力学性能.

关键词: 粉末高温合金 , Hf , MC型碳化物 , γ'相的形态稳定性 , 原始粉末颗粒边界

拓扑密堆μ相对含Hf的镍基粉末高温合金组织和性能的影响

张义文 , 胡本芙

金属学报 doi:10.11900/0412.1961.2015.00389

研究了含Hf(0～0.89％)的FGH4097粉末高温合金中拓扑密堆μ相的析出动力学、组织形态以及μ相对Hf含量为0.30％的合金盘坯力学性能的影响.结果表明,Hf含量为0.30％和0.89％的合金,经750～900℃长期时效后μ相已明显析出.随着时效温度的升高、时效时间的延长以及Hf添加量的增加,μ相析出量增加且尺寸长大.μ相主要在晶内以长条片状形态析出.Hf含量为0.30％的FGH4097合金盘坯在550～650℃长期时效后未出现μ相,高温拉伸性能和高温持久性能没有降低,组织稳定性良好.750℃长期时效后,盘坯中析出了μ相,析出的μ相对高温拉伸强度无明显影响,有助于提高高温拉伸塑性,降低了高温持久寿命,高温持久塑性提高约30％.详细讨论了μ相的析出行为、y固溶体中合金元素的再分配以及合金断口特征.解释了μ相对力学性能影响的脆-韧双重作用机理,并提出控制和避免μ相大量析出造成性能劣化的措施和方法.

关键词: 粉末高温合金 , FGH4097 , Hf , μ相 , 力学性能

钢铁研究学报(英文版)

关键词:

Hf在FGH4097粉末高温合金中的相间分配行为

张义文 , 韩寿波 , 刘建涛 , 胡本芙

中国有色金属学报

采用3DAP、FEG-SEM、TEM以及物理化学相分析方法研究5种Hf含量的FGH4097粉末高温合金中 Hf在γ′相、MC型碳化物和γ相中的分配，以及Hf对γ′和MC析出相组成的影响。结果表明：随着合金中Hf含量的增加，进入各相的Hf量增多，Hf进入γ′相的比例基本不变，进入MC型碳化物的比例增大，进入γ相的比例减小，即Hf在γ′相和MC型碳化物的分配比逐渐减小，Hf在γ′相和γ相中的分配比逐渐增大；Hf主要分配在γ′相中，其次分配在MC型碳化物中，Hf在MC型碳化物中的质量浓度大约是Hf在γ′相中的20倍。

关键词: 粉末高温合金 , FGH4097 , 铪 , γ′相 , MC型碳化物 , 分配

粉末高温合金缺陷特性及寿命预测方法研究进展和思考

刘新灵 , 陶春虎

材料导报

系统分析了国内外在粉末高温合金缺陷特性及寿命预测方法方面的研究进展,如缺陷的来源及对寿命的影响,缺陷对裂纹萌生和扩展的影响,粉末高温合金寿命预测方法和模型.在研究目前国内外寿命预测方法的基础上,结合我国粉末高温合金寿命预测存在的问题,指出必须考虑缺陷特性并对缺陷进行定量表征,建立反映粉末高温合金特点和缺陷特性的寿命预测方法.

关键词: 粉末高温合金 , 缺陷 , 寿命预测