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热等静压对单晶高温合金组织和持久性能的影响

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稀有金属材料与工程 2015年第9期44卷 2300-2304页

作者：史振学刘世忠熊继春北京航空材料研究院先进高温结构材料重点实验室北京100095

在高温度梯度真空定向凝固炉中,采用螺旋选晶法制备了单晶高温合金,再在1180℃/150 MPa条件下对其进行热等静压,然后进行标准热处理,研究了热等静压对单晶高温合金组织和不同条件下持久性能的影响。结果表明,合金热等静压后,铸态组织的... 详细信息

在高温度梯度真空定向凝固炉中,采用螺旋选晶法制备了单晶高温合金,再在1180℃/150 MPa条件下对其进行热等静压,然后进行标准热处理,研究了热等静压对单晶高温合金组织和不同条件下持久性能的影响。结果表明,合金热等静压后,铸态组织的共晶含量基本保持不变,γ′相尺寸增加,立方化程度增加,γ基体通道变宽。热处理组织的γ′相尺寸稍有减小,立方化程度增加。在760℃/800 MPa和980℃/250 MPa条件下,合金的持久寿命增加;而在1100℃/140 MPa条件下,粒状碳化物的析出导致持久寿命没有提高,与未热等静压的合金持平。

关键词：单晶高温合金热等静压组织持久性能

钛合金电磁定向凝固系统电磁场FEM软件研制及耦合计算

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钛合金电磁定向凝固系统电磁场FEM软件研制及耦合计算

作者：熊继春哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

钛合金是一种对国防和国民经济发展有特殊战略意义的难熔和活泼金属,但由于成形制备工艺复杂,生产过程耗能多,造成了严重的资源浪费。因此,大力发展新型钛合金冷坩埚和无模电磁定向凝固成形技术具有重要的理论意义和应用价值。本文以理... 详细信息

钛合金是一种对国防和国民经济发展有特殊战略意义的难熔和活泼金属,但由于成形制备工艺复杂,生产过程耗能多,造成了严重的资源浪费。因此,大力发展新型钛合金冷坩埚和无模电磁定向凝固成形技术具有重要的理论意义和应用价值。本文以理论建模和计算机模拟为研究手段,以本文作者所在课题组的实验工作为基础,建立了钛合金电磁定向凝固系统电磁场计算的有限元(FEM)数值计算模型,并独立编制出通用性较好的2D谐响应电磁场模拟计算程序。将本文电磁场的FEM计算结果转换成适合于本课题组自行编制的铸件凝固三传数值模拟程序数据格式,初步达到了对钛合金铸锭/铸件电磁定向凝固传输过程进行自主的多物理场耦合数值计算的目的。本论文主要完成了以下工作:结合本课题组的实验工作,建立了钛合金电磁定向凝固电磁场计算的物理模型。根据Maxwell方程组,应用有限元的方法建立了钛合金电磁定向凝固电磁场计算的数值模型。采用Fortran 90语言编制了钛合金电磁定向凝固系统电磁场分布数值计算的通用程序。利用ANSYS 8.0软件对钛合金电磁定向凝固系统进行造型和FEM剖分,为本论文程序提供造型和剖分数据。同时应用ANSYS8.0软件模拟计算相同凝固系统的电磁场分布,将ANSYS电磁场计算结果与自行编制程序计算出的电磁场数据进行了对比。结果对照表明:本论文自行编制的电磁场FEM模拟程序给出的计算结果是可靠的,两者电磁场分布规律是相似的。改写了本论文程序以及ANSYS软件计算得到的电磁场有限元数据到有限差数据的转换程序,成功实现了多种钛合金电磁定向凝固系统的FEM→FDM电磁场数据格式转换。将本论文程序计算得到的电磁场有限差格式数据耦合到本课题组自行编制的铸件三传模拟程序,针对本课题组某钛合金上、下锭冷坩埚电磁定向凝固工艺的电磁加热升温过程进行了耦合模拟计算。模拟计算结果显示:在电磁加热的最初几十秒内上、下锭在感应线圈附近的温度急剧上升,在100秒以后钛合金上、下锭中的温度场分布逐渐趋于平衡状态。将本文电磁场的计算结果与钛合金类叶片铸件定向凝固传输过程进行耦合模拟,并与未加电磁场定向凝固传输过程情况进行对比,计算结果显示:

关键词：钛合金电磁场定向凝固有限元法数值模拟

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合金状态对单晶高温合金DD6再结晶的影响

中国有色金属学报 2010年第7期20卷 1328-1333页

作者：熊继春李嘉荣刘世忠韩梅北京航空材料研究院先进高温结构材料国防科技重点实验室北京100095

对单晶高温合金DD6进行表面吹砂处理,然后在1100～1250℃加热4h,研究其铸态与标准热处理状态的表面再结晶行为。结果表明:当加热温度为1200℃时,铸态合金出现等轴再结晶晶粒;而加热温度为1150℃时,热处理态合金出现等轴再结晶晶粒,铸态... 详细信息

对单晶高温合金DD6进行表面吹砂处理,然后在1100～1250℃加热4h,研究其铸态与标准热处理状态的表面再结晶行为。结果表明:当加热温度为1200℃时,铸态合金出现等轴再结晶晶粒;而加热温度为1150℃时,热处理态合金出现等轴再结晶晶粒,铸态与热处理态合金的再结晶是由胞状再结晶晶粒和等轴再结晶晶粒组成的;随着加热温度的升高,等轴再结晶晶粒逐渐长大,胞状再结晶晶粒逐渐减少,胞状再结晶内部粗大的γ′相由长条状向颗粒状转变。由于铸态合金含有一定数量的粗大γ′相以及γ+γ′共晶组织,在相同的条件下,铸态合金的再结晶倾向小于热处理态合金的。

关键词：单晶高温合金 DD6合金等轴再结晶胞状再结晶合金状态

单晶高温合金DD6再结晶组织及其对持久性能的影响

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金属学报 2014年第6期50卷 737-743页

作者：熊继春李嘉荣孙凤礼刘世忠韩梅北京航空材料研究院先进高温结构材料重点实验室北京100095 北京航空材料研究院第三研究室北京100095

对单晶高温合金DD6进行表面吹砂处理,然后分别在1100,1200和1300℃保温4h,研究了不同加热条件下DD6合金的再结晶组织及其对持久性能的影响.结果表明,DD6合金吹砂试样1100℃加热4 h形成胞状再结晶组织,胞状再结晶晶界前沿的基体中存在大... 详细信息

对单晶高温合金DD6进行表面吹砂处理,然后分别在1100,1200和1300℃保温4h,研究了不同加热条件下DD6合金的再结晶组织及其对持久性能的影响.结果表明,DD6合金吹砂试样1100℃加热4 h形成胞状再结晶组织,胞状再结晶晶界前沿的基体中存在大量的位错缠结,合金的持久寿命略微降低;1200℃加热4 h形成胞状再结晶与等轴再结晶同时存在的混合型再结晶组织,合金的持久寿命降低;1300℃加热4 h形成等轴再结晶组织,等轴再结晶晶界上发现碳化物析出,合金的持久寿命严重降低.带有等轴再结晶组织的持久试样的断口形貌为沿晶断口,带有胞状再结晶组织的持久试样的断口形貌为韧窝断口,带有再结晶组织的试样裂纹起源于再结晶晶界.

关键词：单晶高温合金 DD6 再结晶组织持久性能

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镍基单晶高温合金再结晶过程模拟研究

金属学报 2013年第5期49卷 523-529页

作者：吴春龙许庆彦熊继春李忠林李嘉荣柳百成清华大学材料学院先进成形制造教育部重点实验室北京100084 北京航空材料研究院先进高温结构材料重点实验室北京100095

结合单晶高温合金各向异性的特点,建立了基于应力应变和变形储存能的物理数学模型,考虑了再结晶晶界迁移引起的晶粒长大过程.针对单晶高温合金变形过程进行应力应变模拟,考虑了不均匀变形对再结晶的影响,计算储存能分布,建立了再结晶临... 详细信息

结合单晶高温合金各向异性的特点,建立了基于应力应变和变形储存能的物理数学模型,考虑了再结晶晶界迁移引起的晶粒长大过程.针对单晶高温合金变形过程进行应力应变模拟,考虑了不均匀变形对再结晶的影响,计算储存能分布,建立了再结晶临界储存能模型,模拟了镍基单晶高温合金在局部变形后热处理过程发生的静态再结晶过程.对DD6单晶高温合金试样表面进行冷变形处理,分别置于1280℃温度下进行不同时间的热处理,样品冷变形区域表面发生了不同程度的再结晶,并且随着时间延长,再结晶区域和晶粒尺寸逐渐增加.通过2D数值模拟方法研究这一过程,并将再结晶组织模拟结果与EBSD实验结果进行对比,结果吻合较好,表明借助于该模型能较好地模拟单晶高温合金的再结晶过程.

关键词：单晶高温合金再结晶应力和变形数值模拟

浇注温度对DD6单晶高温合金凝固组织的影响

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材料工程 2009年第2期37卷 43-46页

作者：熊继春李嘉荣韩梅刘世忠北京航空材料研究院先进高温结构材料国防科技重点实验室北京100095

研究了浇注温度对第二代单晶高温合金DD6凝固组织的影响。结果表明,随着浇注温度的降低,DD6合金的一次枝晶间距稍有增加,枝晶干与枝晶间γ′相尺寸略有增大,γγ-′共晶相尺寸增加,共晶含量略有减少,合金中主要元素偏析明显减轻。

关键词：浇注温度单晶高温合金 DD6 凝固组织

不同使用温度下DD6单晶高温合金的组织演变行为

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中国有色金属学报 2015年第11期25卷 3077-3083页

作者：史振学刘世忠熊继春李嘉荣北京航空材料研究院先进高温结构材料重点实验室北京100095

对完全热处理后的第二代单晶高温合金DD6分别在1100、1150、1200、1250、1300和1320℃温度下保温1 h后再进行空冷处理。用扫描电镜(SEM)分析经不同温度处理后合金的显微组织,通过JMat Pro相图计算和差热分析讨论合金的组织演变机理。结... 详细信息

对完全热处理后的第二代单晶高温合金DD6分别在1100、1150、1200、1250、1300和1320℃温度下保温1 h后再进行空冷处理。用扫描电镜(SEM)分析经不同温度处理后合金的显微组织,通过JMat Pro相图计算和差热分析讨论合金的组织演变机理。结果表明:DD6合金在1100、1150和1200℃保温处理后,γ′相尺寸稍有增大;1250℃保温处理后,γ′相尺寸明显增大,大小分布极不均匀,大部分γ′/γ相界面为锯齿状;1300℃保温处理后,少部分未完全回溶的γ′相具有锯齿状的γ′/γ相界面,大部分γ′相回溶后重新析出不规则、细小的γ′相;1320℃保温处理后,γ′相完全回溶后重新析出不规则、细小的γ′相。合金经不同温度处理后,γ′相长大或溶解、或重新析出的相大小、形态和体积分数均不相同。在1100℃热处理后,合金中γ′相体积分数比完全热处理合金稍有增加;在其他温度下处理后,合金中γ′相体积分数比完全热处理合金的均不同程度地减小。合金完全热处理后和经过1320℃保温处理后,基体通道中没有二次γ′相析出;而在1100~1300℃热处理后,基体通道中析出细小的二次γ′相。合金在不同温度处理后得到明显不同特征的组织,表明使用温度对合金的组织有显著的影响。

关键词：单晶高温合金 DD6合金 γ′相组织演变

单晶高温合金DD6再结晶晶界析出相特征及其形成机制

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金属学报 2009年第10期45卷 1232-1236页

作者：熊继春李嘉荣赵金乾刘世忠董建新北京航空材料研究院先进高温结构材料国防科技重点实验室北京100095 北京科技大学高温合金研究室北京100083

对单晶高温合金DD6进行表面吹砂处理,然后进行固溶与时效真空热处理,采用SEM,TEM,EPMA和Thermo-Calc的方法研究了单晶合金DD6再结晶晶界析出相的特征及其形成机制.结果表明,经过吹砂处理的DD6合金在固溶与时效热处理过程中发生再结晶.... 详细信息

对单晶高温合金DD6进行表面吹砂处理,然后进行固溶与时效真空热处理,采用SEM,TEM,EPMA和Thermo-Calc的方法研究了单晶合金DD6再结晶晶界析出相的特征及其形成机制.结果表明,经过吹砂处理的DD6合金在固溶与时效热处理过程中发生再结晶.再结晶晶界出现析出相,分析表明析出相为M_6C碳化物,该碳化物呈粒状析出,尺寸约为0.5μm,数量极少,富含W,Re和Mo,且Cr,Nb和Co的含量与合金名义成分差别不大,而Al,Ta和Ni含量较低.由于再结晶晶界上C元素的聚集效应,C原子在晶界上达到一定浓度后即与一定数量的W,Mo等μ相形成元素发生相变反应,抑制了合金析出μ相的倾向.又因为DD6合金W含量较高,而Cr含量较低,抑制了M_(23)C_6碳化物,有利于析出M_6C碳化物.

关键词：单晶高温合金 DD6 再结晶析出相

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单晶高温合金DD6表面再结晶组织

材料工程 2009年第S1期37卷 110-113页

作者：熊继春李嘉荣刘世忠韩梅北京航空材料研究院先进高温结构材料国防科技重点实验室北京100095

在不同的热处理温度条件下,主要研究了DD6单晶合金再结晶过程的组织转变规律,分析了单晶合金再结晶的组织特征。结果表明:在1050℃/4h真空热处理条件下,发生冷变形的单晶合金形成胞状结构,胞状结构深度约为10μm;在1100℃/4h真空热处理... 详细信息

在不同的热处理温度条件下,主要研究了DD6单晶合金再结晶过程的组织转变规律,分析了单晶合金再结晶的组织特征。结果表明:在1050℃/4h真空热处理条件下,发生冷变形的单晶合金形成胞状结构,胞状结构深度约为10μm;在1100℃/4h真空热处理条件下,胞状结构的数量增多,并发生明显长大;在1200℃/4h真空热处理条件下,胞状结构开始向再结晶转变;在1315℃/4h真空热处理条件下,γ′相完全溶解,发生冷变形的单晶合金形成再结晶。

关键词：单晶高温合金 DD6 再结晶胞状结构