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Low cycle fatigue behavior of micro-grain casting k4169 superalloy at room temperature

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Progress in Natural Science:Materials International 2022年第6期32卷 693-699页

作者： Rui Liu Xitao Wang Pinpin Hu Chengbo Xiao Jinshan He Collaborative Innovation Center of Steel Technology University of Science and Technology Beijing Shandong Provincial key Laboratory for High Strength Lightweight Metallic Materials Advanced Materials Institute Qilu University of Technology (Shandong Academy of Science) Science and Technology on Advanced High Temperature Structural Materials Laboratory AECC Beijing Institute of Aeronautical Materials

The strain-controlled low cycle fatigue tests were carried out at 298 k for the newly developed micro-grain casting k4169 superalloy,and the cyclic stress response,deformation and fracture behaviors of the alloy were *** results show that the fatigue life of the alloy was increased by more than two times compared with other casting k4169 *** can be partly attributed to grain refinement impeding crack initiation and *** the strain amplitude was in plastic range（Δε_t/2≥ 0.5%）,the alloy displayed a short period of initial cyclic stability followed by cyclic softening to *** observing dislocation configurations,only a few dislocations moved around grain boundaries at initial cycles,leading to short cyclic ***,dislocations in the slip bands cut γ" phase continuously leading to cyclic *** the strain amplitude was in elastic range（Δε_t/2 ≤ 0.4%）,the alloy exhibited elastic deformation and the peak stress kept *** addition,the crack initiation site changed from the MC carbides to the persistent slip bands on surface with increasing strain amplitudes.

关键词： Micro-grain cast k4169 Low-cycle fatigue Cyclic softening Slip bands

Effects of grain refinement on cast structure and tensile properties of superalloy k4169 at high pouring temperature

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China Foundry 2016年第2期13卷 101-106页

作者： Zi-qi Jie Jun Zhang Tai-wen Huang Lin Liu Hai-jun Su Yan-li Shi Heng-zhi Fu State key Laboratory of Solidification ProcessingNorthwestern Polytechnical UniversityXi'an 710072China Xi'an Jiaotong University City College Xi'an 710072China

In order to improve the filling ability of large complex thin wall castings, the pouring temperature should be increased, but this will result in the grain coarsening. To overcome this problem, two kinds of grain refiners of Co-Fe-Nb and Cr-Fe-Nb ternary alloys, which contain high stability compound particles, were prepared. The effects of the refiners on the as-cast structures and tensile properties of the k4169 superalloy with different casting conditions were studied by analyzing specimens 110 mm long and 20 mm in *** showed that the mixture addition of the two refiners in the melt of k4169 can reduce the columnar grain region and decrease the equiaxed grain size greatly. After refinement, the amount of Laves phase decreases and its morphology changes from island to blocky structure. The carbides in the fine grain samples are fine and dispersive. Meanwhile, the porosity in specimens is decreased due to grain refinement. As a result, the yield strength, ultimate strength and the elongation of the specimens are increased. The grain refinement mechanisms are also discussed.

关键词： superalloy k4169 grain refinement tensile properties

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k4169合金的高温低周疲劳行为

材料研究学报 2024年第8期38卷 621-631页

作者：刘庆澳张伟红王志远孙文儒中国科学院金属研究所沈阳110016 中国科学技术大学材料科学与工程学院沈阳110016

在650℃进行镍基铸造高温合金k4169的低周疲劳实验,使用SEM、TEM等手段表征合金变形前后的微观组织和断裂特征,研究了这种合金的高温低周疲劳行为。结果表明,这种合金的疲劳寿命随着应变的增大逐渐降低,应变为0.5%和0.6%时在循环前2~20... 详细信息

在650℃进行镍基铸造高温合金k4169的低周疲劳实验,使用SEM、TEM等手段表征合金变形前后的微观组织和断裂特征,研究了这种合金的高温低周疲劳行为。结果表明,这种合金的疲劳寿命随着应变的增大逐渐降低,应变为0.5%和0.6%时在循环前2~200周次内出现硬化现象,随后出现循环稳定和循环软化;应变为0.8%和1.0%时,合金出现连续的循环软化;初期的循环硬化与γ″强化相对位错运动的阻碍有关,而循环软化则归因于位错反复剪切γ″相。这种合金的塑性应变幅与疲劳失效反向数的Coffin-Manson方程表现出双线性关系。对微观变形结构的观察表明,这种合金在高应变和低应变下的循环变形模式均为位错剪切γ″相和滑移,且其在不同应变下的疲劳失效均表现为穿晶断裂。这种合金表现出双线性的原因可能是变形均匀性的转变,非Masing特性证明了这种转变。

关键词：金属材料 k4169 合金低周疲劳断裂行为 Coffin-Manson 关系变形机制

热等静压对k4169高温合金组织与性能的影响

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中国有色金属学报 2014年第5期24卷 1224-1231页

作者：王恺王俊康茂东董安平孙宝德上海交通大学金属基复合材料国家重点实验室上海200240

对k4169高温合金铸件后处理工艺进行研究,通过拉伸试验、持久和疲劳测试,并结合光学显微镜、扫描电镜和透射电镜分析,研究热等静压处理对合金组织和综合力学性能的影响规律。结果表明:1165℃、4 h、140 MPa热等静压处理可有效消除铸态... 详细信息

对k4169高温合金铸件后处理工艺进行研究,通过拉伸试验、持久和疲劳测试,并结合光学显微镜、扫描电镜和透射电镜分析,研究热等静压处理对合金组织和综合力学性能的影响规律。结果表明:1165℃、4 h、140 MPa热等静压处理可有效消除铸态组织中的显微疏松和Laves相;与直接进行标准热处理相比,对合金进行热等静压处理后再进行固溶、时效处理,合金组织中γ″相数量增加,尺寸和分布更加均匀。由于显微组织的改善,合金室温和650℃抗拉强度和塑性均明显提高,650℃、620 MPa持久寿命由27 h延长至93h,低周疲劳性能显著改善。

关键词：高温合金 k4169 热等静压力学性能显微组织

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热处理工艺对k4169合金微观组织的影响

航空材料学报 2006年第3期26卷 311-312页

作者：李爱兰汤鑫盖其东曹腊梅刘发信北京航空材料研究院北京100095

采用金相显微镜对热处理前后的k4169合金微观组织进行研究。结果表明,k4169经1095℃均匀化+955℃固溶+720℃时效后Laves相体积分数减少,周围生成针状δ相。1120℃热等静压后进一步热处理,Laves相基本消失,无微观疏松,是一种效果很好的... 详细信息

采用金相显微镜对热处理前后的k4169合金微观组织进行研究。结果表明,k4169经1095℃均匀化+955℃固溶+720℃时效后Laves相体积分数减少,周围生成针状δ相。1120℃热等静压后进一步热处理,Laves相基本消失,无微观疏松,是一种效果很好的热处理工艺。

关键词：热处理 k4169 微观组织

不同热处理工艺对k4169高温合金组织和力学性能的影响

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航空材料学报 2021年第4期41卷 119-127页

作者：李妍佳柳瑞何金珊胡聘聘汤鑫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京100095 北京科技大学钢铁共性技术协同创新中心北京材料基因工程高精尖创新中心北京100083 齐鲁工业大学(山东省科学院)新材料研究所山东省轻质高强金属材料省级重点实验室济南250014

对比研究标准热处理(SHT)、热等静压+标准热处理(HIP+SHT)以及热等静压+无均匀化热处理(HIP+HTWH)后k4169合金的组织和力学性能,分析k4169合金HIP后进行无均匀化热处理的可行性,提出了一种适用于热等静压k4169合金的热处理制度。组织研... 详细信息

对比研究标准热处理(SHT)、热等静压+标准热处理(HIP+SHT)以及热等静压+无均匀化热处理(HIP+HTWH)后k4169合金的组织和力学性能,分析k4169合金HIP后进行无均匀化热处理的可行性,提出了一种适用于热等静压k4169合金的热处理制度。组织研究表明:热等静压处理(1170℃/140 MPa/4 h)可以基本消除枝晶间Laves相和δ相;而与HIP+SHT试样相比,无均匀化热处理的试样(HIP+HTWH)晶界上析出了不连续短棒状δ相,但没有对组织的均匀性产生实质影响。力学性能研究表明:相比SHT态,HIP+SHT与HIP+HTWH态合金的室温屈服强度分别提升了73 MPa和91 MPa,持久寿命(704℃/448 MPa)分别提升了35%和32%;虽HIP+HTWH态合金的持久寿命和塑性分散度大于HIP+SHT态,但仍能满足AMS5383对k4169合金力学性能的要求。综合考虑工艺成本的降低、生产效率的提高和力学性能的改善等多种因素,可以确定对于k4169合金结构件而言,HIP+HTWH热处理工艺具有实际应用的潜力。

关键词： k4169 热等静压无均匀化热处理显微组织力学性能

k4169合金叶轮真空自耗电极凝壳炉离心铸造工艺研究

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铸造 2022年第4期71卷 458-458,459-461页

作者：薛松海龚燚史昆于波王彦鹏严建强李重阳陈晓明包宪宇沈阳铸造研究所有限公司高端装备轻合金铸造技术国家重点实验室辽宁沈阳110022 机械科学研究总院海西(福建)分院有限公司福建三明365050 北京航天动力研究所北京100044 火箭军装备部驻沈阳地区军代表室辽宁沈阳110022

高温合金铸件在航空航天等领域有着广泛和重要的应用,常用工艺为感应熔炼浇注。该浇注工艺使用氧化物坩埚,会对原材料纯净度产生影响,且采用重力浇注,合金内部易产生疏松、浇不足等缺陷。为提高合金液纯净度,通过使用真空自耗电极凝壳炉... 详细信息

高温合金铸件在航空航天等领域有着广泛和重要的应用,常用工艺为感应熔炼浇注。该浇注工艺使用氧化物坩埚,会对原材料纯净度产生影响,且采用重力浇注,合金内部易产生疏松、浇不足等缺陷。为提高合金液纯净度,通过使用真空自耗电极凝壳炉对k4169叶轮进行离心浇注,针对不同浇注系统及离心转速进行了铸造模拟。结果表明,铸造缺陷主要集中于铸件轴向中间位置与叶轮小口径外环处;随着离心转速的提高,铸件内缺陷的数量及分布显著降低,当离心转速为200 r/min时,微观缩孔体积约0.2 cm^(3);经质量检测,铸件表面、内部、化学成分和力学性能均达到相应要求。

关键词： k4169 真空自耗电极凝壳炉离心浇注铸造模拟

返回次数对镍基k4169合金组织及性能的影响

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稀有金属 2012年第1期36卷 54-60页

作者：满延林王宇飞杨刚于海涛王雪梅沈阳黎明航空发动机(集团)有限责任公司精密铸造厂辽宁沈阳110043

采用50%返回料+50%新料的新工艺熔炼镍基k4169合金,进行了4次返回料的熔炼试验。采用金相显微镜及扫描电镜对新料合金及返回料合金的微观形貌进行了观察,用直读光谱仪对不同返回次数的合金进行了化学成分分析、对其力学和持久性能进行测... 详细信息

采用50%返回料+50%新料的新工艺熔炼镍基k4169合金,进行了4次返回料的熔炼试验。采用金相显微镜及扫描电镜对新料合金及返回料合金的微观形貌进行了观察,用直读光谱仪对不同返回次数的合金进行了化学成分分析、对其力学和持久性能进行测试,研究了返回料熔炼对合金化学成分、微观组织及力学性能的影响。结果表明:随返回次数增加,化学成分无明显变化,合金的气体含量略呈下降趋势且总含量低于40×10-6,返回料冶炼过程中可不添加B和Zr。k4169合金凝固组织为典型枝晶结构,返回料对k4169合金的铸态枝晶组织没有明显影响。MC型碳化物及Laves相在热处理过程中部分分解,析出针片状δ相,在所有元素中,Nb的偏析最为严重,通过适当延长固溶处理时间可提高元素Nb的分布均匀性和抑制δ相的生成。返回料合金的室温拉伸强度及屈服强度随返回次数增加略有增加,合金的持久寿命较新料合金略有降低,但均明显超过现有技术标准规定的要求。熔炼的返回料合金具有良好的中温塑性,总体上与新料的质量水平相当。返回料合金的铸造性能与新料相当,可以代替新料用于铸件生产。

关键词： k4169 返回料微观组织力学性能

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k4169合金热处理组织和性能研究

钢铁研究学报 2011年第S2期23卷 427-430页

作者：李相辉张勇谷怀鹏曹腊梅李爱兰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

利用SEM和EPMA通过对k4169高温合金经不同温度固溶处理后的典型组织观察、Nb元素分布表征和力学性能测试,研究了固溶温度对合金Laves相、γ′′强化相和拉伸、持久性能的影响。结果表明,合金铸态组织中枝晶间析出了大量Laves相和少量MC... 详细信息

利用SEM和EPMA通过对k4169高温合金经不同温度固溶处理后的典型组织观察、Nb元素分布表征和力学性能测试,研究了固溶温度对合金Laves相、γ′′强化相和拉伸、持久性能的影响。结果表明,合金铸态组织中枝晶间析出了大量Laves相和少量MC型碳化物。经1120℃/2h和1135℃/2h处理后,合金中Laves相体积分数逐渐降低,当温度升高至1150℃时,该相基本全部溶于基体。随着固溶温度的升高,Nb元素的显微偏析程度得到显著改善,大量γ′′相在高Nb区呈盘片状析出;同时,合金室温拉伸性能逐渐提高;650℃/620MPa条件下持久寿命则由11h延长至37h和101h。

关键词： k4169 热处理组织性能