PDF《C04.高温合金》

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高温合金 分会主席:肖程波、冯强、张健、张军、杜金辉 口头报告 C04-01 (邀请报告) 高温合金制备的 主流工艺 与 细节控制 董建新 北京科技大学 主要强调变形高温合金制品于现今情况下,主流工艺均可贯通,但工艺流程中若干细节控制还没有引起工业界的重视. 而往往最终产品的质量稳定性更受相关细节控制的影响,如何关注细节控制,提供产品最终质量可靠性,是本次报告的主要 思想. C04-02 (邀请报告) 高温合熔炼技术的研究与发展探讨 王世普 宝钢特钢有限公司 本文围绕高温合金的纯净化、均质化的技术要求开展了真空感应、电渣重熔、真空自耗冶炼技术的研究,并对特种熔炼 技术发展趋势进行了探讨. C04-03 镍基合金 Inconel

600 晶界锯齿化:形成与力学影响 Yuanbo Tang(汤元博)1 ,Angus Wilkinson1,Roger Reed1,2 1. University of Oxford, Department of Materials 2.University of Oxford, Department of Engineering Science 镍基合金 Inconel

600 中晶界锯齿化现象被着重研究.通过两种不同热处理条件,分别形成了锯齿化晶界与非锯齿化晶 界,同时保持其他微观组织特性不变(如晶粒大小分布与孪晶晶界比例) .两种材料的蠕变性能在 700-900°C 条件下进行测 试,通过高分辨率电子背散射衍射(HR-EBSD)与X射线断层照相(XCT)与3D 重建的分析后,发现断裂模式与累计损伤的 变化.研究发现,锯齿化晶界在高温低应力条件下,以孔洞引起的沿晶断裂为主要机理时起到了极为重要的角色,包括延长 蠕变断裂寿命与延展性.在低温、高应力条件下,以穿晶断裂为主要机理时,锯齿化晶界对蠕变性能鲜有影响. C04-04 一种 Al, Ti, Nb 共同强化高温合金的凝固偏析行为 谭远过,孙文儒 中国科学院金属研究所 ЭК151 合金是一种由俄罗斯开发的高合金化高温合金.本文利用金相显微镜(OM) ,扫描电镜(SEM)及能谱(EDS) , 电子探针(EPMA) ,透射电镜(TEM) ,差热分析实验(DTA)和初熔实验研究该合金的铸态组织,凝固行为和元素偏析. 研究表明,该合金偏析严重,枝晶间相析出复杂,既析出 η-Ni3(Ti, Nb)和(γ + γ@)共晶,表现出高 Ti 合金的特征,又析出 Laves 相,表现出高 Nb 合金的特征.DTA 和初熔实验确定合金的凝固顺序为:γ 基体,NbC,η-Ni3(Ti, Nb),(γ + γ@)共晶,Laves. 实验结果表明: NbC 析出温度在 1250℃以上, η-Ni3(Ti, Nb)析出温度在 1210-1220℃, (γ + γ@)共晶和 Laves 相析出温度在 1180- 1190℃;

γ@从γ固溶体中开始析出的温度为 1150℃.EDS 和EPMA 原位成分分析表明,元素偏析是合金凝固过程中组织演 变的主要影响因素:在凝固初始阶段,Nb, Ti 元素向枝晶间偏析严重,其中 Ti 先与 Nb, Ni 结合, 形成 η-Ni3(Ti, Nb),再与 Al,Ni 结合形成(γ + γ@)共晶;

η-Ni3(Ti, Nb)和(γ + γ@)共晶的形成都需要富集 Ti, Ni 元素,所以在析出过程中属于竞争关系. η-Ni3(Ti, Nb)和(γ + γ@)共晶的析出,将贫化元素 Cr, Mo, Co 排挤到剩余液体中;

这些元素结合枝晶间富集的 Nb 形成 Laves 相.

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800 ℃长期时效对 GH4282 合金组织和力学性能的影响 石照夏,颜晓峰,段春华 钢铁研究总院 对标准热处理态的 GH4282 合金在

800 ℃进行了

100 h、500 h、1000 h、3000 h 和5000 h 的长期时效处理,采用 SEM、 EPMA 和相分析等方法分析了长时期时效后合金的组织特征,研究了室温和高温拉伸等力学性能随时效时间延长的变化规 律.结果表明,GH4282 合金经过标准热处理后主要析出相为 M23C

6、MC 和γ′相;

经过

800 ℃长期时效后,随时效时间延 长,γ′相长大速度延缓,晶界 M23C6 碳化物长大,室温强度略有降低,室温塑性显著降低;

800 ℃强度随时效时间延长逐渐 降低,塑性逐渐增加.GH4282 合金在

800 ℃长期时效过程中保持了良好的组织和力学性能稳定性. C04-06 800℃级新型变形高温合金 GH4175 合金组织控制与力学性能 张文云,黄烁,田强,秦鹤勇,胥国华,赵光普,张北江 钢铁研究总院 随着推重比不断的提高,航空发动机涡轮盘材料既要高强,又要高耐温,但两者往往不可兼得,而且涡轮盘轮缘部位工 作温度已经达到 800℃. 现有高温合金材料无法满足要求, GH4175 合金正是为解决这一问题产生的, 该合金源自俄制 BK175 合金,γ′的含量超过 58%(仅次于合金化程度最高的 GH4975) ,采用传统的铸-锻工艺生产,通过优化冶炼工艺,解决了高 合金化高温合金偏析的问题;

并通过多重循环热机械处理技术解决了此类合金热加工难的问题,并获得可靠的收得率;

最后 通过双相细晶组织控制技术,成功的制备了该合金锻件:锻件室温屈服达到 1200MPa,800℃屈服强度达到 950MPa,750℃ 恒应力低周疲劳,10^4 周次应力达到 1100MPa,800℃/350MPa,300h 蠕变 εp L B2+α2>

L O+B2. C04-42 Ta 对新 β 型γ-TiAl 基合金板材组织与性能的影响 罗媛媛,吴金平,毛小南,张菁丽,杨帆,郭荻子,赵彬 西北有色金属研究院 本文以 Ti-42.5Al-2Cr-0.2W 与Ti-42.5Al-2Cr-0.2W-3Ta 合金板材为研究对象,采用 OM,SEM 和TEM 等技术,系统分 析了 Ta 对两种合金的加工态与热处理态的显微组织及硬度的影响规律与内在的机制变化.结果表明:加工状态下,未含 Ta 的组织中片层粗大且原始 α 晶粒较多;

含Ta 的组织片层细小均匀,再结晶晶粒数量多,原始 α 晶粒少.热处理状态下,含Ta 的组织中片层球化趋势增加,其中 B2 相易分解为 α2+γ.热处理时间延长,未含 Ta 的合金组织内的晶团长大速度更快. TEM 分析发现:含Ta 的合金板材组织中存在更多的 β 相以及少量的 ω 相,不含 Ta 的组织中 β 相少且无 ω 相.此外,硬度 分析发现含有 Ta 的γ-TiAl 合金板材硬度值低于不含 Ta 的合金板材,这与片层细小及 β、ω 相的数量有关. C04-43 (邀请报告) 镍基高温合金复杂铸件的集成计算与智能化工艺设计 疏达,汪东红,康茂东,孙宝德 上海交通大学 随着航空发动机镍基高温合金铸件向大型化、 薄壁化、 精密化的方向发展, 传统的经验模式已无法满足研发需求. 因此, 基于集成计算材料工程(ICME)和材料基因工程(MGI)的思想,构建从铸件数字化设计-浇冒系统设计-蜡模制造-充型凝 固等关键流程的仿真模型与优化方法,开展凝固组织、缺陷与性能的预测,是缩短研发周期、实现可控成型与全流程制备的 有效途径. 本研究首先通过有限元数值模拟得到铸件凝固过程中的宏观温度场与流场, 提取铸件特征结构处的局部凝固条件;

再通过建 立合金凝固传输过程的格子玻尔兹曼(LB)模型,耦合基于元胞自动机(CA)方法的多元合金枝晶生长模型,模拟了凝固 微观组织的演化过程.对高温服役条件下铸件组织、有害脆性相与缺陷的演化进行表征,测试不同组织特征与含缺陷样品的 常规力学性能和疲劳性能,采用晶粒度和疏松指数等作为输入参数,以抗拉强度和伸长率作为输出参数构建了 组织-缺陷- 常规力学性能 预测模型;

同时,基于组织-缺陷的定量表征结果,构建了含缺陷试样疲劳以及疲劳与蠕变交互作用下的寿命 预测模型. 在铸件凝固组织与缺陷集成计算的基础上,融合人工智能算法对铸件浇注系统进行了智能化设计,使工艺出品率提高 20%以上,缩短了研发周期,降低了成本. C04-44 (邀请报告) 单晶高温合金涡轮叶片定向凝固过程多尺度建模与仿真 许庆彦,杨聪,闫学伟,张航,唐宁,柳百成 清华大学 高温合金单晶涡轮叶片作为航空发动机的关键热端部件, 其组织结构直接影响叶片的服役性能. 采用定向凝固法生产单 晶叶片的工艺窗口狭窄, 易形成缺陷, 产品合格率低. 数值模拟技术可以计算单晶叶片定向凝固过程温度场分布, 预测疏松、 杂晶等缺陷的形成以及辅助工艺优化方案的制定, 为定向凝固生产提供理论及技术支持. 本文建立了高温合金铸件定向凝固 过程宏观温度场数学模型,针对高速凝固法(high rate solidification, HRS)和液态金属冷却法(liquid metal cooling, LMC)两 种定向凝固工艺, 采用了不同的界面换热模型处理传热问题. 在微观尺度上, 使........