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微晶铸造对K4169合金组织及持久性能的影响

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中国材料进展 2024年第10期 865-870+901页

作者：胡聘聘王越李妍佳何金珊张丽辉罗亮王西涛肖程波中国航发北京航空材料研究院先进高温结构材料重点实验室北京科技大学钢铁共性技术协同创新中心齐鲁工业大学山东省轻质高强金属材料省级重点实验室

分别采用普通铸造、细晶铸造和微晶铸造工艺制得了晶粒度为ASTM M9～M7级、ASTM M14～M9级和ASTM 3～5级的K4169合金试样，研究了微晶铸造对K4169合金组织及持久性能的影响。研究结果表明，微晶铸造工艺可显著细化晶粒，降低凝固偏析，... 详细信息

分别采用普通铸造、细晶铸造和微晶铸造工艺制得了晶粒度为ASTM M9～M7级、ASTM M14～M9级和ASTM 3～5级的K4169合金试样，研究了微晶铸造对K4169合金组织及持久性能的影响。研究结果表明，微晶铸造工艺可显著细化晶粒，降低凝固偏析，减少Laves相和大块MC碳化物，增加γ″相体积分数；使合金704℃/448 MPa条件下的持久性能相比于普通铸造和细晶铸造合金分别提高了621%和44%,达到614.9 h;断裂模式从普通铸造K4169的脆性穿晶断裂转变为微晶铸造K4169的韧性沿晶穿晶混合型断裂。微晶铸造工艺引起的晶粒细化和γ″相体积分数的提高，有效强化了K4169合金，而大块MC碳化物及Laves相的减少，减少了潜在的裂纹萌生、扩展位置，二者共同作用提高了K4169合金的持久寿命，并降低了性能数据分散性。微晶铸造工艺可获得良好的综合力学性能，提升K4169合金机匣、壳体、扩压器等整体结构件在700℃以下的服役性能，有良好的应用前景。

关键词： K4169 细晶铸造微晶铸造显微组织持久性能断裂机制高温合金

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Si含量对激光选区熔化Hastelloy X合金组织及持久性能的影响

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中国激光 2024年

作者：李雅莉何艳丽付俊张剑锋中国航发商用航空发动机有限责任公司材料工程部

研究了A(Si 0.071 wt%)、B(Si 0.365 wt%)两批次Hastelloy X合金激光选区熔化试样显微组织及持久性能。结果表明：815℃/105MPa持久试验前，A批试样碳化物在晶界及晶内均有析出，晶界析出物呈链状分布，碳化物类型为富含Cr元素的M23C6... 详细信息

研究了A(Si 0.071 wt%)、B(Si 0.365 wt%)两批次Hastelloy X合金激光选区熔化试样显微组织及持久性能。结果表明：815℃/105MPa持久试验前，A批试样碳化物在晶界及晶内均有析出，晶界析出物呈链状分布，碳化物类型为富含Cr元素的M23C6型碳化物，B批试样碳化物近乎只在晶界呈较连续析出，碳化物类型为富含Mo元素的M6C型碳化物。持久试验后，A批试样析出物无明显变化，B批试样晶内产生较多针状析出相MoSiW。此外，A批试样持久性能均达到锻件标准，而B批试样持久性能塑性较低，平均延伸率为6.4%，低于锻件标准。Hastelloy X合金析出相的形态、分布及类型等与Si含量密切相关，当Si元素较高时(0.365 wt%)，持久试验过程中，晶内密集析出针状硬脆相，晶界碳出物连续化，影响晶界之间的结合力，降低合金的持久性能。

关键词：激光选区熔化 Hastelloy X Si含量显微组织持久性能

不同试样形状与尺寸对DZ406合金持久性能的影响

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科技导报 2024年第16期42卷 108-113页

作者：张丽张仕朝郭婧中国航发北京航空材料研究院航空材料检测与评价北京市重点实验室中国航空发动机集团材料检测与评价重点实验室北京100095 中国航发湖南动力机械研究所株洲412002

随着航空发动机涡轮工作温度不断升高,涡轮叶片内腔结构日趋复杂,空心内腔气冷薄壁结构要求涡轮叶片的壁非常薄。针对薄壁试样性能与标准试样相比性能可能有所改变的情况,采用圆柱形标准试样和3种不同厚度的薄壁试样研究了900℃和1030... 详细信息

随着航空发动机涡轮工作温度不断升高,涡轮叶片内腔结构日趋复杂,空心内腔气冷薄壁结构要求涡轮叶片的壁非常薄。针对薄壁试样性能与标准试样相比性能可能有所改变的情况,采用圆柱形标准试样和3种不同厚度的薄壁试样研究了900℃和1030℃条件下第二代定向凝固合金DZ406的持久性能。结果表明:DZ406合金具有明显的薄壁效应,且相同温度应力条件下,试样壁厚越小,持久寿命下降越严重;断口分析表明,合金的持久失效机理由“表面氧化产生的裂纹扩展”和“内部蠕变损伤”2种方式共同作用;持久性能的有效应力与试样表面氧化层厚度的关系表明,表面氧化层厚度对薄壁试样的持久性能具有显著影响。

关键词：薄壁效应持久性能失效机制定向凝固合金

Al含量提高对IN 617合金持久性能及组织稳定性的影响

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材料热处理学报 2024年第9期45卷 150-159页

作者：任利国白亚冠聂义宏杨晓禹王大鹏白兴红彭亚敏傅万堂亚稳材料制备技术与科学国家重点实验室燕山大学材料科学与工程学院河北秦皇岛066004 天津重型装备工程研究有限公司天津300457 黑龙江省高端核电装备智能制造重点实验室黑龙江齐齐哈尔161042

采用高温持久实验、扫描电镜(SEM)及透射电镜(TEM)等研究了Al含量提高对IN 617合金持久性能及组织稳定性的影响。结果表明:Al含量提高后,基于超过4万小时的实验数据,IN 617合金700℃、10万小时的外推持久强度超过170 MPa,持久性能显著提... 详细信息

采用高温持久实验、扫描电镜(SEM)及透射电镜(TEM)等研究了Al含量提高对IN 617合金持久性能及组织稳定性的影响。结果表明:Al含量提高后,基于超过4万小时的实验数据,IN 617合金700℃、10万小时的外推持久强度超过170 MPa,持久性能显著提高,合金的持久断裂机制仍以微孔聚集长大为主;Al含量的提高会明显促进IN 617合金中γ′相的析出,提高其含量,同时也会促进合金中μ相和σ相等TCP相(Topologically close-packed phases)的析出,从而提高合金的硬度与持久性能,但尚未发现TCP相会对合金持久强度产生不利影响;时效处理时间越长,晶界析出相尺寸越大且愈加连续,致使晶界结合强度降低,而Al含量的提高又会提高晶内强度。二者共同作用,会使IN 617合金的持久塑性降低。

关键词： IN 617合金 Al含量持久性能组织稳定性析出相

热控凝固抽拉速率对等轴晶镍基高温合金组织和持久性能影响

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特种铸造及有色合金 2024年第4期44卷 541-545页

作者：曹国强沈煜乔李钢彭文雅沈阳航空航天大学机电工程学院沈阳110136 中国航发湖南动力机械研究所株洲412002

高温合金因其优良的铸造性能和综合的力学性能,广泛应用于发动机涡轮叶片和复杂结构热端部件的制造。研究了抽拉速率对热控凝固工艺制备一种新型等轴晶合金的热处理组织及1 050℃×120 MPa条件下持久性能的影响。结果表明,随抽拉速率的... 详细信息

高温合金因其优良的铸造性能和综合的力学性能,广泛应用于发动机涡轮叶片和复杂结构热端部件的制造。研究了抽拉速率对热控凝固工艺制备一种新型等轴晶合金的热处理组织及1 050℃×120 MPa条件下持久性能的影响。结果表明,随抽拉速率的增加,合金的显微缩松含量增大,晶粒尺寸和γ/γ′共晶减小,促进枝晶干中γ′相的析出与长大。在1 050℃×120 MPa条件下,该新型等轴晶合金的持久断裂寿命随抽拉速率的增加显著降低。最后分析合金持久性能下降是由于合金晶粒细化,γ′相筏排化程度增加,缩松导致微裂纹快速萌生以及碎化的碳化物对裂纹扩展的阻碍作用减弱。

关键词：高温合金热控凝固工艺抽拉速率热处理组织持久性能

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Ti65合金饼坯锻件持久性能及位错演变规律研究

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钛工业进展 2024年第3期41卷 1-8页

作者：邓雨亭王旭刘英飒刘晶南周毅中国航发北京航空材料研究院先进钛合金航空科技重点实验室北京100095

采用光学显微镜、电子背散射衍射和透射电子显微镜等研究了大厚截面的Ti65合金饼坯锻件力学性能以及在650℃/240 MPa条件下不同位置和同一位置不同持久时间停机后的位错演变规律。结果表明:大厚截面的锻件从边缘到心部的拉伸和持久性能... 详细信息

采用光学显微镜、电子背散射衍射和透射电子显微镜等研究了大厚截面的Ti65合金饼坯锻件力学性能以及在650℃/240 MPa条件下不同位置和同一位置不同持久时间停机后的位错演变规律。结果表明:大厚截面的锻件从边缘到心部的拉伸和持久性能存在较大差异,当距表面距离从0 mm增加至30 mm(锻件厚度的1/4)时,室温和650℃抗拉强度分别从1203 MPa和704 MPa降低至1081 MPa和652 MPa,持久断裂时间从66 h提升到161 h;当距表面距离从30 mm增加至60 mm(锻件厚度的1/2)时,抗拉强度和持久性能基本保持不变。从持久初期至持久后期,可以发现等轴α相与片状α相中的位错密度均显著升高,高密度的位错主要集中于片状α相界面处。大应力持久条件下位错可以直接穿过硅化物,厚片层α相内部弥散分布的α2相有利于持久性能的提升。

关键词： Ti65合金饼坯持久性能位错演变

Re含量对DD15单晶高温合金显微组织和持久性能的影响

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稀有金属材料与工程 2023年第6期52卷 1977-1984页

作者：史振学刘世忠岳晓岱王志成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

在定向凝固炉中制备了3种不同Re含量(5%,6%,7%,质量分数)、其它合金元素相同的第4代单晶高温合金DD15,将其完全热处理后在1100℃长期时效1000 h,在1100℃/137 MPa条件下测试合金的持久性能。研究了Re含量对DD15单晶高温合金组织稳定性... 详细信息

在定向凝固炉中制备了3种不同Re含量(5%,6%,7%,质量分数)、其它合金元素相同的第4代单晶高温合金DD15,将其完全热处理后在1100℃长期时效1000 h,在1100℃/137 MPa条件下测试合金的持久性能。研究了Re含量对DD15单晶高温合金组织稳定性和持久性能的影响。结果表明,随着Re含量增加,γ′相尺寸减小,其体积分数和立方化程度稍有增加,长期时效时γ′相粗化、筏排化速率和TCP相析出量增加,合金的组织稳定性降低。合金的持久性能随着Re含量增加而显著降低。3种断裂试样中均发现了TCP相,其含量随着Re含量增加而增多,这是合金持久性能随Re含量增加而降低的主要原因。γ/γ′相界面位错网密度随着Re含量增加而增加。Re元素在γ基体中有强烈的偏析倾向,分配比随Re含量增加而显著升高。随着Re含量增加,合金的晶格错配度向负方向增加。

关键词：单晶高温合金 DD15 Re含量持久性能

Al含量对一种高W铸造高温合金组织与持久性能的影响

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稀有金属材料与工程 2021年第4期50卷 1342-1349页

作者：吴剑涛袁晓飞宋圣玉陈兴福李维北京钢研高纳科技股份有限公司北京100081

以不同Al含量的高W铸造高温合金K416为研究对象,对不同Al含量合金在975℃/240 MPa条件下的持久性能和室温基体显微硬度进行了测试。结果表明:随着Al含量的提高,合金的持久寿命和显微硬度均呈下降趋势,Al含量中限和高限合金在975℃/240MP... 详细信息

以不同Al含量的高W铸造高温合金K416为研究对象,对不同Al含量合金在975℃/240 MPa条件下的持久性能和室温基体显微硬度进行了测试。结果表明:随着Al含量的提高,合金的持久寿命和显微硬度均呈下降趋势,Al含量中限和高限合金在975℃/240MPa条件下的持久寿命低于技术条件规定值。进一步的组织表征结果表明:当Al含量为5.60%(质量分数,下同)时,合金中仅有极少量α-W相和初生M_(6)C型碳化物析出。随着Al含量提高至6.20%,合金中α-W相和初生M6C型碳化物的面积分数由0.08%提高至2.1%,同时γ/γ′共晶的面积分数由12.6%提高至21.8%。Al含量的提高对合金晶粒、枝晶、MC型碳化物以及γ′相的尺寸和形貌影响不大。硬脆的初生M6C型碳化物的大量析出以及固溶强化元素W的消耗是其持久性能降低的主要原因。同时,对不同Al含量K416合金的持久断裂机制也进行了讨论。

关键词：高W铸造高温合金 Al含量持久性能显微组织

Hf对第二代镍基单晶高温合金DD11高温低应力持久性能的影响

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金属学报 2015年第10期51卷 1261-1272页

作者：赵云松张剑骆宇时唐定中冯强北京科技大学新金属材料国家重点实验室北京100083 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 高端金属材料特种熔炼工艺与制备北京市重点实验室北京100083

通过对4种不同Hf含量（0~0.80%,质量分数,下同）的第二代镍基单晶高温合金DD11铸态及热处理态组织定量表征与1100℃,140 MPa持久性能测试,研究了Hf对相转变温度、（g＋γ＇）共晶组织、碳化物、微孔、凝固偏析、合金元素成分分配比及持... 详细信息

通过对4种不同Hf含量（0~0.80%,质量分数,下同）的第二代镍基单晶高温合金DD11铸态及热处理态组织定量表征与1100℃,140 MPa持久性能测试,研究了Hf对相转变温度、（g＋γ＇）共晶组织、碳化物、微孔、凝固偏析、合金元素成分分配比及持久性能的影响.结果表明,添加Hf显著降低合金的固/液相线,降低微孔含量,提高铸态共晶组织体积分数、MC型碳化物含量以及凝固偏析程度.合金热处理后,随着Hf含量提高,固溶微孔含量显著降低、残余共晶和碳化物含量显著增加.添加Hf通过提高Re,Mo和Cr的成分分配比,增加γ/γ＇错配度,减小γ/γ＇界面位错间距,促进Re,Mo和Cr向γ相中偏聚,提高固溶强化效果,减小微孔含量等方式,显著提高DD11合金持久性能.但当Hf含量达到0.80%时,热处理后的残余共晶、碳化物含量较高,导致合金持久性能明显降低.

关键词：单晶高温合金 Hf 成分分配比显微组织持久性能