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GH4151合金的凝固偏析行为及均匀化热处理研究

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稀有金属材料与工程 2024年第1期53卷 159-168页

作者：盖永超张瑞周子荐吕少敏崔传勇曲敬龙中国科学院金属研究所师昌绪先进材料创新中心辽宁沈阳110016 钢铁研究总院高温材料研究所北京100081 北京钢研高纳科技股份有限公司北京100081

GH4151合金是一种承温能力高达800℃的新型涡轮盘用铸锻变形高温合金,该合金在凝固过程中元素偏析严重,主要偏析元素包括Nb、Mo和Ti等元素,同时合金中包含大量的C元素,在熔炼凝固后期由于残余液相中的元素富集,枝晶间会析出大量有害相,... 详细信息

GH4151合金是一种承温能力高达800℃的新型涡轮盘用铸锻变形高温合金,该合金在凝固过程中元素偏析严重,主要偏析元素包括Nb、Mo和Ti等元素,同时合金中包含大量的C元素,在熔炼凝固后期由于残余液相中的元素富集,枝晶间会析出大量有害相,包括(γ-γ′)共晶,Laves相,η相和MC碳化物。实验通过研究C含量对各偏析元素的影响发现,增加C含量可减轻Nb元素在枝晶间的偏析,此外,随C含量的增加枝晶更发达,枝晶间区域减少。随后通过研究在1160~1210℃不同温度下的均匀化热处理对各枝晶间析出相的影响发现,(γ-γ′)共晶和Laves相的熔点约为1180℃,η相的熔点约为1200℃,MC碳化物的熔点超过1300℃;同时,发现1170℃/16 h+1200℃/8 h双步均匀化热处理不仅可以消除铸锭中的偏析,而且避免了低熔点相过烧而产生的孔洞,使坯料更加有利于后续开坯变形。

关键词：变形高温合金凝固偏析有害相均匀化

电子束熔炼功率对GH4068合金微观组织、偏析和γ′相析出行为的影响

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金属学报 2024年

作者：白如圣谭毅崔弘阳宁莉丹崔传勇王云鹏李鹏廷中国科学院金属研究所师昌绪先进材料创新中心大连理工大学材料科学与工程学院大连理工大学辽宁省载能束冶金及先进材料制备重点实验室

高合金化的变形高温合金铸态组织存在微观偏析较大，组织均匀性差等问题，严重影响了其后续热加工性能。为了优化变形高温合金的铸态组织，采用电子束熔炼(EBS)法熔炼GH4068合金，设置不同EBS功率熔炼10 min制备低偏析的GH4068合金铸锭... 详细信息

高合金化的变形高温合金铸态组织存在微观偏析较大，组织均匀性差等问题，严重影响了其后续热加工性能。为了优化变形高温合金的铸态组织，采用电子束熔炼(EBS)法熔炼GH4068合金，设置不同EBS功率熔炼10 min制备低偏析的GH4068合金铸锭。结果表明：经过EBS熔炼后的铸锭底部为细晶区，仅存在胞状偏析和胞状树枝晶，中部较大区域为竖直生长的柱状晶区，二次枝晶生长方向与柱状晶生长方向平行，顶部存在少量等轴晶，枝晶生长方向较为杂乱。成分分析表明，合金中Cr元素挥发最为明显，当EBS功率为17k W时，其含量降低1.38%。EBS较传统真空感应熔炼(VIM)+电渣重熔熔炼(ESR)双联工艺所制备的铸锭组织更为均匀，当EBS功率为12k W时，二次枝晶间距λ2为44.6μm，与双联工艺相比，λ2减小了32.4%，铸锭枝晶区微观偏析程度明显降低，典型易偏析元素Ti和W的微观偏析程度分别降低了18.4%和18.1%。枝晶间γ′相尺寸较大呈块状析出，而枝晶干的γ′相呈球状且尺寸较枝晶间更为均匀细小，在EBS功率为12k W时所制备铸锭的γ′相尺寸最小且枝晶间不规则γ′相最少。在EBS过程中，熔体的实际温度远高于合金的熔化温度，熔体经过过热处理后团簇结构有效分解，元素分布更为均匀，在凝固过程中过冷度增加，熔体的均匀性遗传到凝固组织中使铸态组织细化，微观偏析程度降低。同时，在EBS过程中，由于电子束在熔池表面的轰击产生局部高温，能够有效降低合金中的N含量。

关键词：电子束熔炼高温合金枝晶组织微观偏析

电子束层覆凝固层厚对GH4068铸态组织和合金元素偏析行为研究

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铸造技术 2024年

作者：陈瑶瑶谭毅白如圣宁莉丹崔传勇李鹏廷大连理工大学材料科学与工程学院大连理工大学辽宁省载能束冶金及先进材料制备重点实验室中国科学院金属研究所高温合金部门

利用电子束层覆凝固(EBLS)的工艺方法制备GH4068,并研究不同层覆凝固厚度对样品组织和元素偏析的影响。研究结果表明,层覆凝固厚度为5.2 mm (533 g)的样品元素挥发程度最严重,整体组织由底部粗大无序晶粒和其余部分连续柱状晶组成。层... 详细信息

利用电子束层覆凝固(EBLS)的工艺方法制备GH4068,并研究不同层覆凝固厚度对样品组织和元素偏析的影响。研究结果表明,层覆凝固厚度为5.2 mm (533 g)的样品元素挥发程度最严重,整体组织由底部粗大无序晶粒和其余部分连续柱状晶组成。层覆凝固厚度为7.8 mm的样品层间出现细晶层,其显微硬度最高可以达到452.2 HV。层覆凝固厚度为15.5 mm的样品因层覆厚度太大导致电子束熔透能力不足从而出现层间间隙。在控制元素挥发程度前提下,层覆凝固厚度为7.8 mm的铸锭偏析程度最小且二次枝晶间距最小。偏析最严重的元素为Ti和W,相比于传统双联熔炼工艺,电子束层覆熔炼制备出来的样品的W和Ti偏析程度分别降低11.2%和6.65%。综上所述,最佳层覆厚度为7.8 mm。

关键词： GH4068 电子束熔炼层覆凝固组织形貌元素偏析

新型Ni-Co基高温合金塑性变形连接中界面组织演化及愈合机制

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金属学报 2022年第2期58卷 129-140页

作者：任少飞张健杨张新房孙明月徐斌崔传勇北京科技大学冶金与生态工程学院北京100083 中国科学院金属研究所沈阳材料科学国家研究中心沈阳110016 中国科学院金属研究所中国科学院核用材料与安全评价重点实验室沈阳110016 中国科学院金属研究所师昌绪先进材料创新中心沈阳110016

为解决镍基高温合金的焊接难题,以新型Ni-Co基高温合金为实验材料,采用塑性变形连接的新方法,实现了新型Ni-Co基高温合金的连接。通过OM、EBSD、TEM等分析手段探究了界面的再结晶行为及界面的愈合机制。结果表明,1150℃进行塑性变形连接... 详细信息

为解决镍基高温合金的焊接难题,以新型Ni-Co基高温合金为实验材料,采用塑性变形连接的新方法,实现了新型Ni-Co基高温合金的连接。通过OM、EBSD、TEM等分析手段探究了界面的再结晶行为及界面的愈合机制。结果表明,1150℃进行塑性变形连接时,合金的变形抗力小,不易开裂。不同变形量的连接实验表明,在40%的变形量下,合金可以实现界面的完全愈合,其力学性能达到基体同等水平。在塑性变形过程中,界面附近的粗大晶粒首先发生细化,随着变形量的增加,细化的晶粒在连续动态再结晶的辅助作用下,通过界面晶界的迁移消除了原始连接界面,实现界面的愈合。

关键词： Ni-Co基高温合金塑性变形连接动态再结晶

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定向凝固NiAl多相合金的高温超塑性研究

金属学报 2002年第7期38卷 679-683页

作者：崔传勇郭建亭齐义辉叶恒强中国科学院金属研究所沈阳110016

本文研究了Ni-30Al-5Mo-0.5Hf金属间化合物的显微组织及其超塑性变形行为.该合金是由NiAl/Ni3Al/Mo三相组成,在NiAl中分散着大量的条状Ni3Al.在1050-1100℃,应变速率为5.2X10-4-6.24X10-3s-1拉伸变形时,合金呈现超塑性行为;1050℃,5.2X10-4s-1时的最大延伸率达160％,此时对应的应变速率敏感指数为0.46.超塑性变形的机理主要是由于变形过程中的动态回复和再结晶,同时合金中的NiAl和Ni3Al两相在高温下可以协调变形.

关键词： NiAl 超塑性动态回复再结晶

定向凝固NiAl-28Cr-5.8Mo-0.2Hf合金的高温拉伸蠕变行为

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金属学报 2002年第4期38卷 342-346页

作者：崔传勇郭建亭齐义辉叶恒强中国科学院金属研究所沈阳110016

研究了定向凝固ＮｉＡｌ－２８Ｃｒ－５．８Ｍｏ－０．２Ｈｆ合金的显微组织和在９８２—１１００℃、５０—１２４ＭＰａ应力下的高温蠕变行为该合金是由ＮｉＡｌ相．Ｃｒ（Ｍｏ）相和少量Ｈｆ的固溶体相组成．蠕变测试结果表明：... 详细信息

研究了定向凝固ＮｉＡｌ－２８Ｃｒ－５．８Ｍｏ－０．２Ｈｆ合金的显微组织和在９８２—１１００℃、５０—１２４ＭＰａ应力下的高温蠕变行为该合金是由ＮｉＡｌ相．Ｃｒ（Ｍｏ）相和少量Ｈｆ的固溶体相组成．蠕变测试结果表明：蠕变曲线是由较短的减速蠕变阶段和较长的加速蠕变阶段组成，且蠕变后的显微组织变化不大，蠕变变形机制是由位错攀移机制所控制。加速蠕变阶段蠕变速率的增加是由于裂纹的形成与扩展引起的。

关键词：定向凝固 NiAl合金拉伸蠕变蠕变机制金属间化合物

γ′相的尺寸梯度对富钴镍基高温合金变形机制的影响

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电子显微学报 2022年第5期41卷 499-506页

作者：齐东卿赵鹏崔传勇叶恒强杜奎中国科学院金属研究所沈阳材料科学国家研究中心辽宁沈阳110016 山东大学化学与化工学院山东济南250100 季华实验室广东佛山528200

本文借助像差校正透射电子显微镜研究了富钴镍基高温合金在高温拉伸变形过程中不同尺度的γ′相对合金变形机制的影响。研究发现,随着γ′相尺寸的增加,基体位错以位错对的方式切割γ′相逐渐转变为以Orowan机制绕过γ′相,并在其周围... 详细信息

本文借助像差校正透射电子显微镜研究了富钴镍基高温合金在高温拉伸变形过程中不同尺度的γ′相对合金变形机制的影响。研究发现,随着γ′相尺寸的增加,基体位错以位错对的方式切割γ′相逐渐转变为以Orowan机制绕过γ′相,并在其周围形成位错环;而不全位错能否切入γ′相主要取决于层错的类型(内禀或外禀),与γ′相的尺寸无关。同时发现,层错之间的交互作用能够促使内禀层错转变为外禀层错并可逐步增加错排片层数量,最终演变为可剪切所有尺寸γ′相的变形孪晶。本文对γ′相尺寸效应的影响以及层错转变为孪晶的过程的研究将有利于对后续合金设计提供理论参考。

关键词：富钴镍基高温合金 γ′相位错层错孪晶

金属间化合物NiAl-Cr(Mo,Hf)合金的研究

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金属学报 2002年第11期38卷 1157-1162页

作者：郭建亭崔传勇周兰章李谷松中国科学院金属研究所沈阳110016

简要介绍了金属间化合物NiAl-Cr（Mo,Hf）合金（JJ-3）的最新研究进展.重点报道了其物理性能、微观组织、高温拉伸性能、蠕变性能和持久性能及高温氧化性能.结果表明:JJ-3合金具有密度低、熔点高、导热率大、组织稳定.1000-1150℃力学... 详细信息

简要介绍了金属间化合物NiAl-Cr（Mo,Hf）合金（JJ-3）的最新研究进展.重点报道了其物理性能、微观组织、高温拉伸性能、蠕变性能和持久性能及高温氧化性能.结果表明:JJ-3合金具有密度低、熔点高、导热率大、组织稳定.1000-1150℃力学性能优异和抗氧化性能良好等优点,适于制造高推比先进航空发动机的涡轮导向叶片.

关键词：金属间化合物 NiAl-Cr(Mo,Hf)合金高温结构材料

电子束熔炼新型Ni-Co基高温合金过程中合金元素的挥发行为及熔池温度计算

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材料导报 2023年第1期37卷 172-177页

作者：王以霖谭毅崔传勇游小刚赵龙海崔弘阳李鹏廷李晓娜大连理工大学材料科学与工程学院辽宁大连116024 辽宁省载能束冶金及先进材料制备重点实验室辽宁大连116024 中国科学院金属研究所高温合金部沈阳110016 大连理工大学三束材料改性教育部重点实验室辽宁大连116024

本工作采用电子束熔炼方法制备了新型Ni-Co基高温合金,对熔炼后铸锭的显微组织、成分、合金元素挥发行为以及熔池表面温度分布进行了研究。结果表明,随着熔炼功率的增加,铸锭的显微组织越来越细,质量损失越来越大。熔炼后Cr和Al的质量... 详细信息

本工作采用电子束熔炼方法制备了新型Ni-Co基高温合金,对熔炼后铸锭的显微组织、成分、合金元素挥发行为以及熔池表面温度分布进行了研究。结果表明,随着熔炼功率的增加,铸锭的显微组织越来越细,质量损失越来越大。熔炼后Cr和Al的质量分数下降,其余元素质量分数上升。在相同温度下,纯元素Al的饱和蒸气压最大,W的饱和蒸汽压最小。将熔体系统简化为Ni-Cr-Co三元合金模型来研究其挥发行为,合金元素的活度系数和活度可采用Miedema模型预测,Ti、Mo、W元素的理论挥发速率很小,挥发损失基本可以忽略不计。Al元素的挥发速率通过引入活度系数补偿因子计算。熔炼功率为10 kW、12 kW、14 kW时熔池的平均温度分别为1863.6 K、1890.6 K和1904.3 K,对应的熔池最高温度分别为2368.1 K、2402.4 K、2419.8 K。

关键词：高温合金电子束熔炼元素挥发温度分布