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光纤激光gh3128搭接接头高温力学性能研究

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中国激光 2022年第21期49卷 164-172页

作者：袁振飞蒋劲程智伟杜欣祁百鑫武强杨顺华肖荣诗北京工业大学材料与制造学部高功率及超快激光先进制造实验室北京100124 中国空气动力研究与发展中心高超声速冲压发动机技术重点实验室四川绵阳621000

基于侧吹保护条件下的光纤激光非穿透深熔焊接工艺,模拟了构件的服役环境,对gh3128搭接接头进行了不同循环次数的900℃真空热处理,并对接头组织和显微硬度、室温与高温拉伸及蠕变拉伸性能进行了分析测试,通过分析组织与断口,对gh3128搭... 详细信息

基于侧吹保护条件下的光纤激光非穿透深熔焊接工艺,模拟了构件的服役环境,对gh3128搭接接头进行了不同循环次数的900℃真空热处理,并对接头组织和显微硬度、室温与高温拉伸及蠕变拉伸性能进行了分析测试,通过分析组织与断口,对gh3128搭接接头的高温力学性能进行了评估。研究结果表明,与无热处理接头相比,热处理后的接头的室温与高温拉伸性能分别提升了35%和20%,蠕变性能大幅提高。接头组织分析结果表明:热处理后的接头枝状组织消熔,晶粒呈粗大等轴晶状态;各断口均呈现出“抛物线”状韧窝,开口方向与拉伸力方向一致,呈韧性断裂特征,且无显微裂纹产生;热处理次数对接头显微硬度、室温及高温拉伸性能的影响不大;随着热处理次数的增加,接头蠕变性能呈减小趋势。

关键词：光纤光学激光焊接 gh3128 搭接接头高温拉伸蠕变性能

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确定gh3128高温拉伸性能设计许用值的方法

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清华大学学报（自然科学版） 2014年第9期54卷 1236-1239页

作者：原鲲赵熹叶萍史韵白王捷清华大学核能与新能源技术研究院先进反应堆工程与安全教育部重点实验室北京100084

国产高温镍基合金gh3128在高温条件下具有良好的强度,有望成为超高温气冷堆(VHTR)供热和发电利用的中间换热器(IHX)的主要结构材料。该文针对美国机械工程师协会(ASME)高温强度许用值设计标准应用于gh3128时无法给出清晰一致有效设计余... 详细信息

国产高温镍基合金gh3128在高温条件下具有良好的强度,有望成为超高温气冷堆(VHTR)供热和发电利用的中间换热器(IHX)的主要结构材料。该文针对美国机械工程师协会(ASME)高温强度许用值设计标准应用于gh3128时无法给出清晰一致有效设计余量的不足,采用正态分布直接计算的方法给出了容限范围母体比例为99%的设计许用值曲线,并同ASME设计标准给出的设计许用值曲线进行了对比。结果表明:容限范围母体比例为99%的设计许用值曲线可以在整个温度区间连续给出可靠的设计许用值以及一致有效的设计余量,可以作为高温气冷堆中间换热器结构设计的参考依据。

关键词：中间换热器(IHX) gh3128 抗拉强度超高温气冷堆(VHTR)

gh3128合金“VIM+ESR”和“NVIM+ESR”冶炼过程中的脱气行为及夹杂物研究

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特殊钢 2020年第6期41卷 15-19页

作者：付建辉刘庭耀张健赖宇成都先进金属材料产业技术研究院有限公司成都610303 海洋装备用金属材料及其应用国家重点实验室鞍山114009

利用氧氮分析仪对"真空感应熔炼+电渣重熔"(VIM+ESR)和"非真空感应熔炼+电渣重熔"(NVIM+ESR)两种冶炼工艺下冶炼gh3128合金中的氧含量、氮含量进行检测,并进行了脱氧、脱氮的热力学计算;利用ASPEX扫描电镜分析了两种冶炼工艺下gh3128合... 详细信息

利用氧氮分析仪对"真空感应熔炼+电渣重熔"(VIM+ESR)和"非真空感应熔炼+电渣重熔"(NVIM+ESR)两种冶炼工艺下冶炼gh3128合金中的氧含量、氮含量进行检测,并进行了脱氧、脱氮的热力学计算;利用ASPEX扫描电镜分析了两种冶炼工艺下gh3128合金中夹杂物的成分、尺寸分布以及数量。结果表明,采用"VIM+ESR"工艺更能有效的去除合金液中的氮,夹杂物类型主要是Al-Ti-O型复合氧化物夹杂,还有少部分的Al2O3、TiOx氧化物夹杂,而采用"NVIM+ESR"的双联工艺,合金中产生的夹杂除氧化物夹杂类,还有硫化物、氮化物夹杂;且采用真空冶炼工艺更能有效降低夹杂物数量,并细化夹杂物。

关键词： gh3128 夹杂物真空感应熔炼非真空感应熔炼 ASPEX扫描电镜

gh3128高温合金TLP扩散焊接头组织及性能的研究

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GH3128高温合金TLP扩散焊接头组织及性能的研究

作者：张城城山东大学

学位级别：硕士

针对gh3128镍基高温合金在航天领域中的应用特点,为获得高质量的优异焊接接头,本文结合瞬时液相（TLP）扩散焊技术的独特优势,以厚度为30μm的BNi-2非晶箔片作为中间层材料进行TLP扩散焊试验,探索了接头的微观组织与力学性能随保温时间... 详细信息

针对gh3128镍基高温合金在航天领域中的应用特点,为获得高质量的优异焊接接头,本文结合瞬时液相（TLP）扩散焊技术的独特优势,以厚度为30μm的BNi-2非晶箔片作为中间层材料进行TLP扩散焊试验,探索了接头的微观组织与力学性能随保温时间增加而发生的演化规律,并基于增压TLP试验成果设计并实施了低温高压均匀化TLP扩散焊工艺,为进一步优化TLP扩散焊工艺,扩展其应用范围提供了坚实的实验依据。深入分析了在1100℃/1MPa条件下,TLP扩散焊接头的ASZ、ISZ、DAZ等区域的微观组织形貌在等温凝固阶段、均匀化阶段随保温时间延长而产生的变化规律,使用扫描电镜（SEM）、能谱仪（EDS）分析接头的元素分布以及析出物的形貌、分布、元素组成,通过对比无析出物区、析出物残留区的尺寸变化,以及显微硬度分布、室温拉伸强度等力学特性,对接头的微观组织形貌-力学性能之间的紧密联系进行了深入分析,研究了接头断口形貌,确定了拉伸断裂位置。证明由于TLP焊接过程中在DAZ中产生的第二相析出物对基体产生割裂作用,使DAZ成为焊接接头的薄弱区域。随着固相均匀化阶段时间的延长,元素扩散越充分,DAZ中棒状析出物含量随之减少,接头的室温力学性能不断提高。当保温时间达到240min时,接头的室温拉伸强度达到最高值。进行了 1100℃/120min/10MPa的较大压力TLP扩散焊实验,证明提高压力能显著改善TLP扩散焊接头的室温力学性能,但是对接头的尺寸精度有一定的不良影响。设计并实施了 950℃、1050℃低温高压均匀化TLP工艺实验,证明在均匀化阶段提高压力的同时降低一定的温度能够在显著提高接头性能的同时,有效降低接头在连接过程中产生的压缩变形量。其中,1050℃低温高压均匀化TLP工艺接头的室温力学性能达到了母材的91.9%。

关键词： gh3128 TLP BNi-2 等温凝固固相均匀化

铂基合金与gh3128合金电子束焊接接头组织与性能研究

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贵金属 2018年第A01期39卷 32-35页

作者：蔡宏中易健宏吴霏周利民魏燕陈力张诩翔崔浩张贵学胡昌义昆明贵金属研究所稀贵金属综合利用新技术国家重点实验室昆明650106 昆明理工大学材料科学与工程学院昆明650093

采用电子束焊接技术对铂基合金与gh3128进行焊接。利用工业CT、扫描电子显微镜、显微硬度仪和材料万能试验机,研究了铂基合金与gh3128焊接接头显微组织、力学性能及断口形貌。结果表明:铂基合金与gh3128具有良好的焊接性能,焊接接头的... 详细信息

采用电子束焊接技术对铂基合金与gh3128进行焊接。利用工业CT、扫描电子显微镜、显微硬度仪和材料万能试验机,研究了铂基合金与gh3128焊接接头显微组织、力学性能及断口形貌。结果表明:铂基合金与gh3128具有良好的焊接性能,焊接接头的质量良好,无缺陷,成分均一,焊缝区显微硬度在360～380之间,焊缝强度为499 MPa,断裂方式为韧性断裂,断裂位置位于铂基合金一侧。

关键词：铂合金 gh3128 电子束焊接焊缝组织力学性能

Re/gh3128电子束焊接接头组织和力学性能研究

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Re/GH3128电子束焊接接头组织和力学性能研究

作者：范林好上海工程技术大学

学位级别：硕士

随着航空工业领域的发展,对材料性能的要求越来越高。难熔金属Re是航空工业中的重要材料,可用来制造航空发动机推力室、燃烧室、喷管等热交换部件。gh3128作为固溶强化型镍基高温合金,其性能能够满足950℃环境下的服役要求,是航空发动... 详细信息

随着航空工业领域的发展,对材料性能的要求越来越高。难熔金属Re是航空工业中的重要材料,可用来制造航空发动机推力室、燃烧室、喷管等热交换部件。gh3128作为固溶强化型镍基高温合金,其性能能够满足950℃环境下的服役要求,是航空发动机中的重要热交换零部件材料。这两种材料的连接可在降低成本的情况下,优化零部件的性能。而电子束焊接作为一种在真空环境中的高能量密度焊接方法,在高精度加工的航空工业领域中大量使用,能够获得焊接残余应力小、连接可靠的接头,适用于高熔点、大厚板、易氧化等材料的焊接。为防止Re受热氧化、获得优异的焊接接头,因此采用电子束焊接方法实现Re和gh3128合金的有效连接。本试验采用电子束焊接方法将难熔金属Re和gh3128高温合金进行焊接,分析了焊接接头存在的问题,研究了接头组织和力学性能的关系,以及焊缝中的Re对接头性能的影响,并采用焊后热处理的方法对接头进行固溶处理。采用光学显微镜、扫描电子显微镜、能谱分析仪、电子背散射衍射、电子探针显微分析仪、XRD衍射仪等方法对接头的组织进行表征;通过显微硬度、拉伸测试、扫描电镜和能谱分析对接头的力学性能进行分析。焊接后的接头主要由富Cr、W的Ni基γ树枝晶组成,并在焊缝中心形成少量细小的等轴晶。焊缝中Re的含量在4wt%～8wt%之间,并以固溶元素的形式存在于Ni基体中。由于Re母材扩散和熔池流动的影响,从而在Re熔合线区域形成了富Re的反应层。过饱和的Re富集在晶界区域对晶界的钉扎作用,以及位错在晶界处的聚集,从而导致反应层形成大量的小角度晶界。而焊缝中的晶粒边界主要由高角度晶界组成。因此,在拉伸过程中裂纹易于在反应层区域形成并沿小角度晶界传播,导致拉伸断裂发生在Re熔合线位置,并表现出脆性断裂方式。焊缝的硬度因Re的固溶强化作用和枝晶的细晶强化作用得到增强。通过1180℃、60min的固溶处理后,焊缝中的成分得到均质化,元素的偏析程度降低。树枝晶消融,柱状晶大幅度长大,导致在应力集中的晶界开裂形成再热裂纹。由于Re母材、反应层、焊缝晶粒之间的元素在浓度梯度的驱动下相互扩散,导致了反应层从Ni基体向Re基体的转变,从波浪状界面向平直界面转变,从而导致反应层和焊缝金属界面在应力的作用下形成失塑裂纹。这是造成拉伸断裂发生在该区域以及力学性能严重下降的主要原因。焊缝柱状晶和母材晶粒的大幅度长大造成了硬度的下降。

关键词： Re gh3128 电子束焊接微观结构力学性能固溶处理

Ta-10W和gh3128电子束焊接接头显微组织和力学性能研究

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Ta-10W和GH3128电子束焊接接头显微组织和力学性能研究

作者：陶富上海工程技术大学

学位级别：硕士

gh3128和Ta-10W均可作为航空航天发动机燃烧室的制造材料。Ta-10W合金的熔点极高,可以满足航空工业中的材料服役温度要求,然而Ta和W价格昂贵,实现Ta-10W和gh3128的焊接不仅可以满足航空工业的发展需求,也可极大的缩减材料的制造成本。Ta... 详细信息

gh3128和Ta-10W均可作为航空航天发动机燃烧室的制造材料。Ta-10W合金的熔点极高,可以满足航空工业中的材料服役温度要求,然而Ta和W价格昂贵,实现Ta-10W和gh3128的焊接不仅可以满足航空工业的发展需求,也可极大的缩减材料的制造成本。Ta-10W和gh128物理性能差异较大,并且在500℃以上时Ta-10W极易发生氧化现象。当两种材料的物理性能相差较大时,由于电子束焊接具备穿透性强、能量密度集中、熔化量比可调节等优点,使得焊缝晶粒细小,接头性能良好;另外,电子束焊接的真空环境可以保护熔池金属不受杂质气体的污染。因此电子束焊接是连接Ta-10W和gh3128的优选办法。本文利用电子束焊接对2 mm厚的Ta-10W板和gh3128板进行搭接实验,在电子束焊接参数(加速电压120 k V,束流6 m A,焊接速度10 mm/s)下,gh3128和Ta-10W的焊接接头无明显的缺陷和裂纹,且接头成形良好。而后对焊接件进行焊后固溶处理,固溶处理参数为:1180℃,保温1 h,氩气淬火。对两种状态的接头进行显微组织分析和力学性能测试。在熔合区中,由于Ta、W和Mo的局部富集形成了脆硬的P相,该种TCP相的产生消耗大量的固溶强化元素,进而恶化材料的高温性能。当Ta的质量分数为9.96%时,此时为γ基体,当Ta的质量分数为14.38%时,Ta容易和W和Mo结合在一起形成金属间化合物P相。焊接态时产生的有害接头性能的P相在固溶处理后消失,且在晶粒内部和晶界位置均有MC型碳化物析出,另外,焊接态时观察到的纳米级MC在固溶处理后仍然存在。在母材Ta-10W侧,发现形貌有别于母材和熔合区组织的反应层,该反应层为金属间化合物或者二次固溶体,其显微硬度达到594.4HV。反应层也是拉伸实验断裂发生的位置,并且焊件的极限抗拉强度为219.9 MPa。固溶处理后,反应层厚度增大10μm左右,并且其组织形貌发生明显的改变。另外,反应层的显微硬度达到750.3HV,较焊接态时提高了26.2%,熔合区的平均显微硬度为341.2HV,较焊接态时提高了25.3%。“柯肯达尔空洞”区和更加脆硬的反应层导致拉伸断裂位置发生改变,焊件的极限抗拉强度为202.2 MPa,较焊接态时减小8%。本文还利用热力学计算熔合区的凝固转变程序,Ta-10W和gh3128电子束焊接接头熔合区的凝固转变程序为:L→L+MC→L+γ+MC→L+γ+MC+MC→γ+MC+MC→γ+MC+P。结合显微组织分析来看,该计算与实际熔合区的凝固程序相符合。

关键词： gh3128 Ta-10W 电子束焊接固溶处理显微组织力学性能

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Ta/gh3128异种金属电子束焊接研究

Ta/GH3128异种金属电子束焊接研究

作者：桑桑上海工程技术大学

学位级别：硕士

Ta是一种典型的难熔金属,其热物理性能良好,常被应用于高温结构材料,例如导弹、核电建设、航空发动机等领域。gh3128是一种固溶强化型镍基高温合金,是航空发动机燃烧室、中间热交换器的理想选择。在航空领域,随着发动机性能需求的日益增... 详细信息

Ta是一种典型的难熔金属,其热物理性能良好,常被应用于高温结构材料,例如导弹、核电建设、航空发动机等领域。gh3128是一种固溶强化型镍基高温合金,是航空发动机燃烧室、中间热交换器的理想选择。在航空领域,随着发动机性能需求的日益增加,这两种材料的异种结合可以优化结构设计,降低成本。电子束焊接是以高速电子束流作为热源,轰击材料表面,通过将电子束的动能转化为热能来使材料发生迅速熔化和凝固,它可以调整电子束流,精确控制热输入以达到控制两母材的熔化量,也可以通过控制焊接速度来有效缩短冶金反应时间,进而控制冶金反应过程,因而它是实现Ta与gh3128可靠连接的一种较好选择。本文对难熔金属金属Ta与镍基高温合金gh3128异种金属进行了电子束焊接,分析了两种金属对中焊时存在的问题,研究了对中焊及偏束焊对焊缝组织及力学性能的影响,并创新性地对焊后接头进行了退火处理及固溶处理。采用超景深显微镜、扫描电子显微镜及XRD衍射仪对接头组织进行了分析;通过显微硬度及拉伸试验对其力学性能进行了评定。Ta与gh3128对中焊试验表明,对中焊时气孔、渗透裂纹等问题突出,熔池内有大量钽镍、钽铬金属间化合物析出,焊缝塑性较差。采用0.2mm偏Ta焊时,由于Ta熔化量增大,焊缝组织以等轴晶、柱状晶为主,熔池中硬度分布要比对中焊时更加均匀,随着焊缝内熔入的Ta数量的增加,接头硬度得到了提高。进而采用偏Ta侧0.5mm焊连接Ta与gh3128,此时焊缝组织以等轴晶为主,细晶强化使硬度和强度有了进一步提升。由于偏Ta焊未能将Ta与熔池内部的金属间化合物层消除,这些金属间化合物的存在会导致熔池仍存在应力集中现象,为使接头强度进一步提升,本文创新性地对焊后接头分别进行了退火处理和固溶处理。经过退火处理后,熔池成分变得更加均匀,应力集中一定程度上得到缓解,硬度和强度均得到了提升。但退火处理后,熔池内存在大量针状σ相,这说明接头脆断特性并没有得到改善,故而本文随后对焊后接头进行了1180℃,1h的固溶处理。结果发现,固溶处理后熔池内各元素的偏析明显降低,大量Ta元素被固溶到gh3128基体中,固溶强化使得接头力学性能有了较大提升。断口出现了少量韧窝,这说明接头的脆性有了些许提升。

关键词： Ta gh3128 电子束焊接退火处理固溶处理金属间化合物

电感耦合等离子体原子发射光谱法(ICP-AES)测定gh3128中钨、钼、铬、锆的含量

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化工设计通讯 2024年第10期50卷 107-109页

作者：王巍中国航发湖南动力机械研究所湖南株洲412002

研究了快速准确测定gh3128中4种元素(W,Mo,Cr,Zr)的分析方法。样品利用盐酸、硝酸低温加热进行溶解。采用电感耦合等离子体原子发射光谱法(ICP-AES)测定所得溶液中4种元素的含量,选择的分析谱线分别为W207.912 nm、Mo202.031 nm、Cr284.... 详细信息

研究了快速准确测定gh3128中4种元素(W,Mo,Cr,Zr)的分析方法。样品利用盐酸、硝酸低温加热进行溶解。采用电感耦合等离子体原子发射光谱法(ICP-AES)测定所得溶液中4种元素的含量,选择的分析谱线分别为W207.912 nm、Mo202.031 nm、Cr284.325 nm、Zr343.823 nm,选择了合适的光谱仪工作参数等检测条件。采用基体匹配法消除基体组分的影响制作工作曲线。各元素检出限(3s)为6.3、5.6、2.5、1.9μg·m L^(-1)之间,相对标准偏差(n=10)在1.1%~3.1%之间。按上述方法分析gh3128标准物质,测定值与认定值一致。

关键词：电感耦合等离子体原子发射光谱法 gh3128 钨钼铬锆