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GH3536合金电渣重熔铸锭微观组织演变行为

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中国冶金 2024年第4期34卷 59-71,87页

作者：鄢宇灿谷雨贾雷赵朋李明宇杨树峰北京科技大学冶金与生态工程学院北京100083 北京钢研高纳科技股份有限公司变形高温合金制品事业部北京100081 北京科技大学协同创新中心北京100083

由于高温合金铸锭由外向内凝固的原因,铸锭不同部位的冷却条件存在差异。当铸锭尺寸增大时,铸锭内部元素偏析情况加剧并产生粗大的析出相。为合理控制GH3536合金电渣重熔(ESR)铸锭内碳化物分布,为铸锭大型化发展提供理论基础,研究了铸... 详细信息

由于高温合金铸锭由外向内凝固的原因,铸锭不同部位的冷却条件存在差异。当铸锭尺寸增大时,铸锭内部元素偏析情况加剧并产生粗大的析出相。为合理控制GH3536合金电渣重熔(ESR)铸锭内碳化物分布,为铸锭大型化发展提供理论基础,研究了铸锭不同部位元素偏析及碳化物的演变过程。结合实际工业生产情况,在实验室条件下采取定向凝固试验和MeltFlow-ESR有限元数值模拟等方法,研究了冷却速率和碳化物形貌及二次枝晶间距之间的关系。结果表明,凝固过程中Mo、W、Cr元素的偏析是碳化物形成的重要原因;随着冷却速率的提高,二次枝晶间距与碳化物面积分数均降低,较低的冷却速率使枝晶间距增大,易于形成M6C/M23C6复合型碳化物;其中一次枝晶间距λ1与冷却速率R_(c)呈λ_(1)=396.78G^(-0.5)Rc^(-0.25)的正比例关系(G为凝固界面前沿的温度梯度),二次枝晶间距λ_(2)与冷却速率呈λ_(2)=102.74Rc^(-0.36)的指数关系。对比工业铸锭生产情况与实际模拟结果发现,所得试验结果与数值模拟结果对应良好;进一步研究发现,熔化速率为230 kg/h时有利于获得均匀致密的凝固组织。

关键词：镍基高温合金复合型碳化物冷却速率凝固偏析有限元模拟

冷却速率对N06625合金凝固过程微观偏析的影响

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中国冶金 2022年第12期32卷 48-56页

作者：张海宝刘福斌李花兵耿鑫姜周华东北大学冶金学院辽宁沈阳110819

高温合金铸锭在凝固过程中各部分冷却条件不同,中心部分冷却速率缓慢。为了模拟铸锭内部的缓慢冷却速率,通过超高温激光共聚焦扫描显微镜(HT-CLSM)、钨灯丝扫描电子显微镜(SEM)、光学显微镜(OM)并结合相关计算,研究了N06625合金在不同... 详细信息

高温合金铸锭在凝固过程中各部分冷却条件不同,中心部分冷却速率缓慢。为了模拟铸锭内部的缓慢冷却速率,通过超高温激光共聚焦扫描显微镜(HT-CLSM)、钨灯丝扫描电子显微镜(SEM)、光学显微镜(OM)并结合相关计算,研究了N06625合金在不同冷却速率(10、20、30℃/min)下的凝固偏析和微观组织演变状况。结果表明,随着冷却速率升高,析出相的数量、尺寸和面积分数降低,且聚集程度降低,形状由大尺寸长条状和大块状转变为小条状和小块状;Laves相呈块状和条状在枝晶间析出,随着冷却速率降低,Laves相的尺寸和数量增大,聚集程度增加。枝晶干芯部Nb和Mo元素的质量分数以及Nb的有效分配系数(k_(e)[Nb])和Mo的有效分配系数(k_(e)[Mo])随冷却速率增大而增大,在所研究冷速范围内都表现出很强烈的偏析倾向,k_(e)[Nb]分别为0.46、0.55和0.62,k_(e)[Mo]分别为0.73、0.77和0.80,且k_(e)[Nb]的变化趋势更加明显。采用Clyne-Kurz偏析模型并结合试验中的数据,对Nb和Mo元素偏析程度的具体变化趋势进行定量表征,结果表明在N06625合金凝固过程中,冷却速率越低或固相分数越大,残余液相中Nb和Mo元素的质量分数上升速率越快。

关键词： N06625合金原位观察冷却速率凝固偏析 Laves相

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铸造γ-TiAl合金晶粒细化方法研究进展

铸造技术 2024年第3期45卷 249-258页

作者：张可人李劲光安俊亭张乐乐西安石油大学材料科学与工程学院陕西西安710065

γ-TiAl合金因其低的密度、高的强度、优异的高温性能,是具有良好应用前景的新型轻质高温结构材料。γ-TiAl合金可部分替代Ni基高温合金,目前已应用于飞机发动机热端部件如低压涡轮叶片、气门阀、汽车发动机排气阀等热端构件。随着现代... 详细信息

γ-TiAl合金因其低的密度、高的强度、优异的高温性能,是具有良好应用前景的新型轻质高温结构材料。γ-TiAl合金可部分替代Ni基高温合金,目前已应用于飞机发动机热端部件如低压涡轮叶片、气门阀、汽车发动机排气阀等热端构件。随着现代工业高速发展,未来高温部件的服役环境越发苛刻,超越现有γ-TiAl合金服役温度、改善室温和高温力学性能仍是具有挑战性的前沿课题。本文综述了铸造γ-TiAl合金凝固特点和近年来晶粒细化研究进展。从合金成分角度,探讨了凝固组织析出规律及形成微观偏析的影响因素。同时,针对微观偏析和晶粒粗大等问题,详细总结了γ-TiAl合金的晶粒细化方法。最后介绍了借助亚稳组织细化晶粒的新方法及影响因素,并提出了现有细化方法面临的问题,为γ-TiAl合金制备和发展提供参考。

关键词： γ-TiAl合金显微组织凝固偏析晶粒细化

铸造奥氏体不锈钢CK3MCuN凝固与析出热力学模拟

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铸造技术 2024年第2期45卷 179-186页

作者：苏学虎江苏万恒铸业有限公司江苏盐城224000

采用FactSage8.2热力学计算软件对铸造奥氏体不锈钢CK3MCuN的平衡凝固及冷却过程相变以及基于Scheil-Gulliver冷却模式下的非平衡凝固过程展开研究。结果表明,平衡凝固过程中Fe、Ni元素易于奥氏体枝晶干偏聚,Cr、Cu、Mo、C及N元素随着... 详细信息

采用FactSage8.2热力学计算软件对铸造奥氏体不锈钢CK3MCuN的平衡凝固及冷却过程相变以及基于Scheil-Gulliver冷却模式下的非平衡凝固过程展开研究。结果表明,平衡凝固过程中Fe、Ni元素易于奥氏体枝晶干偏聚,Cr、Cu、Mo、C及N元素随着凝固过程的进行易于枝晶间富集,并且Cu偏析逐渐减弱,Fe、Cr及Ni的偏析逐渐增强;非平衡凝固过程中Fe、Ni元素为负偏析,Cr、Mo、Cu、N及C为正偏析,其中Cr、Mo元素在凝固末期的残余液相中偏析非常严重。平衡转变过程中析出主要的金属间相为σ与Laves相,其最大析出量分别为18.1%与12%(质量分数);非平衡凝固过程析出主要的金属间相为σ相,其最大析出量为0.7%。平衡转变过程:Mo促进σ与Laves相的形成,N促进Cr2N析出、抑制σ与M23C6碳化物的形成,Cu有利于ε-Cu相的形成;非平衡凝固过程:Mo促进σ相与δ铁素体的形成,N促进Cr2N析出、抑制δ铁素体形成,Cu能够抑制δ铁素体的形成,但是对Cr2N和σ相基本没有影响。

关键词：铸造奥氏体不锈钢CK3MCuN 凝固偏析 σ相 Scheil-Gulliver模型析出相相图计算

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高强高导热过共晶铝硅合金组分优化设计

南方金属 2024年第1期 1-3,8页

作者：赵洪全杨海吴金丁李明林福建华威钜全精工科技有限公司福建福州360111 福州大学机械工程及自动化学院福建福州3501081

市场对铝合金性能的要求多方面,既有高强、高导热,也有低密度、低膨胀系数等要求。文章在日标AC9B铝合金标准成分范围内,采用CALPHAD热力学计算方法,模拟不同元素质量分数下铝合金的综合性能,包括屈服强度、导热率、膨胀系数、电导率、... 详细信息

市场对铝合金性能的要求多方面,既有高强、高导热,也有低密度、低膨胀系数等要求。文章在日标AC9B铝合金标准成分范围内,采用CALPHAD热力学计算方法,模拟不同元素质量分数下铝合金的综合性能,包括屈服强度、导热率、膨胀系数、电导率、密度、拉伸强度、泊松比、杨氏模量等,建立合金性能与合金元素质量百分数之间的函数关系及多元线性规划问题,求解获得合金最优性能及合金组分,为高强高导热铝合金组分的优化设计提供理论依据。

关键词：均匀化铝合金凝固偏析

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铸造TiAl合金的凝固偏析特征

铸造 2019年第7期68卷 740-742,743-745页

作者：胡海涛张熹雯朱春雷李胜张继钢铁研究总院高温合金新材料北京市重点实验室

采用扫描电镜背散射模式和电子探针成分分析研究了TiAl合金铸锭的凝固偏析特征。结果表明,沿柱状晶生长方向合金元素不存在宏观偏析。TiAl合金铸锭的微观偏析按照衬度差别可分为三个区域,呈网状分布的暗灰色区域,以及网格中间的灰色和... 详细信息

采用扫描电镜背散射模式和电子探针成分分析研究了TiAl合金铸锭的凝固偏析特征。结果表明,沿柱状晶生长方向合金元素不存在宏观偏析。TiAl合金铸锭的微观偏析按照衬度差别可分为三个区域,呈网状分布的暗灰色区域,以及网格中间的灰色和灰白色区域,其中灰白色区域呈现枝干分布特点。合金元素Ti和V在灰白色区域的含量最高,暗灰色区域的含量最低。Al在暗灰色区域的含量最高,灰白色区域的含量最低。Cr在暗灰色区域的含量最高,灰色区域的含量最低。平行柱状晶生长方向和垂直柱状晶生长方向合金元素的微观偏析特征没有差别,柱状晶内和柱状晶界附近合金元素的微观偏析特征也没有差别。

关键词：铸造TiAl合金凝固组织凝固偏析元素分布

Nb，Ti含量对J－90合金凝固偏析的影响

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金属学报 1995年第5期31卷 A216-A222页

作者：王安川李依依李冬法杨柯范存淦师昌绪中国科学院金属研究所

采用电子探针对不同Ｎｂ，Ｔｉ含量的Ｊ－９０合金凝固组织中Ｎｂ，Ｔｉ的面分布及枝干心部元素的化学成分进行了分析。结果表明：随合金中Ｎｂ含量增加，合金中Ｎｂ的偏析趋于严重。而Ｔｉ的分布则趋于均匀化；合金中Ｔｉ量增加时，Ｎ... 详细信息

采用电子探针对不同Ｎｂ，Ｔｉ含量的Ｊ－９０合金凝固组织中Ｎｂ，Ｔｉ的面分布及枝干心部元素的化学成分进行了分析。结果表明：随合金中Ｎｂ含量增加，合金中Ｎｂ的偏析趋于严重。而Ｔｉ的分布则趋于均匀化；合金中Ｔｉ量增加时，Ｎｂ，Ｔｉ的偏析均趋于减轻。定量测试发现，当合金中Ｎｂ，Ｔｉ含量增加时，Ｎｂ，Ｔｉ的初凝平衡分配系数均有所增加。通过分析比较还发现，以元素最高含量与最低含量之差作为比较参数，可以合理地反映出合金中元素含量少量调整时元素偏析程度的变化取决于合金中元素的含量和元素分配系数这两个基本因素。同时，实验结果还说明，可以通过降低合金中微量元素含量使凝固时溶质富集层中Ｐ等微量元素含量的降低，使得Ｎｂ，Ｔｉ等易偏析元素的含量相对增加，从而使合金的凝固偏析得以降低。

关键词：凝固偏析微量元素铌钛高温合金

镍基高温合金GH4738的凝固偏析和碳化物析出行为

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中国冶金 2021年第7期31卷 13-21页

作者：谷雨杨树峰赵朋曲敬龙陈一帆北京钢研高纳科技股份有限公司变形高温合金制品事业部北京100081 北京科技大学冶金与生态工程学院北京100083

高温合金铸锭凝固过程内部各区域散热条件不同,冷却速率存在明显差异。采用差示扫描量热分析(DSC)、高温共聚焦显微镜(HT-CLSM)原位观察和定向凝固(DS)的方法,研究了宽冷速范围下GH4738合金的凝固偏析和碳化物析出行为。结果表明,GH473... 详细信息

高温合金铸锭凝固过程内部各区域散热条件不同,冷却速率存在明显差异。采用差示扫描量热分析(DSC)、高温共聚焦显微镜(HT-CLSM)原位观察和定向凝固(DS)的方法,研究了宽冷速范围下GH4738合金的凝固偏析和碳化物析出行为。结果表明,GH4738合金的凝固顺序为L→γ+L,L→γ+L+MC,L→γ+MC+η+(γ+γ′),其中MC型碳化物、η相和(γ+γ′)共晶相为合金凝固过程中的主要偏析产物;Ti、Mo元素是合金的主要枝晶间偏析元素;提高冷却速率能有效降低凝固前沿残余液相中的溶质富集程度;铸态组织中的的碳化物主要为富Ti的MC型碳化物(TiC、Ti(N)C)和以TiN或Al_(2)O_(3)为核心的MC型复合碳化物(Al_(2)O_(3)-TiC、TiN-TiC);随着冷却速率降低,碳化物平均尺寸增大,体积分数减小,形貌由小块状向长条状、汉字状和大块状演变。

关键词：镍基高温合金 GH4738合金微观组织凝固偏析碳化物

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镍基单晶高温合金凝固偏析的表征方法比较

热加工工艺 2018年第21期47卷 93-96,99页

作者：刘刚韩振华杨鑫西安理工大学材料科学与工程学院

分别采用金相、差热分析、枝晶干/枝晶间取点和随机点阵等方法,对一种含Ru镍基单晶高温合金的凝固偏析进行了表征。结果表明:通过金相和差热分析技术可以对凝固偏析进行定性地表征;同样,采用枝晶干/枝晶间取点法可以定量表征凝固偏析,... 详细信息

分别采用金相、差热分析、枝晶干/枝晶间取点和随机点阵等方法,对一种含Ru镍基单晶高温合金的凝固偏析进行了表征。结果表明:通过金相和差热分析技术可以对凝固偏析进行定性地表征;同样,采用枝晶干/枝晶间取点法可以定量表征凝固偏析,但铸态组织的不均匀性会给结果带来较大误差;采用点阵法,可以随机地选择测试区域,并通过Scheil方程拟合分凝系数,由于测试过程中干扰因素较少,结果具有较高的可靠性;在凝固过程中,Re和W元素强烈地偏析于枝晶干,Al和Ta元素偏析于枝晶间,而Ru和Co元素偏析程度很低。

关键词：镍基单晶高温合金树枝晶凝固偏析分凝系数