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材料工程 2024年第4期52卷 120-126页

作者：张雷雷陈晶阳任晓冬张明军汤鑫肖程波杨卿西安理工大学材料科学与工程学院西安710048 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

采用金相显微镜和场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)研究不同固溶温度(1140,1160℃及1180℃)及固溶冷却方式(AC,FC-900℃+AC,FC)等热处理参数对k439b合金显微组织及力学性能的影响。结果表明:提高固溶温度后合金的光学组织及γ′相形貌接近... 详细信息

采用金相显微镜和场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)研究不同固溶温度(1140,1160℃及1180℃)及固溶冷却方式(AC,FC-900℃+AC,FC)等热处理参数对k439b合金显微组织及力学性能的影响。结果表明:提高固溶温度后合金的光学组织及γ′相形貌接近,晶界宽度略有增加。当以AC方式冷却时,γ′相均匀分布,尺寸为50.7 nm;以FC-900℃+AC方式冷却时,枝晶间及晶界附近析出250~510 nm的粗大γ′相,γ′相呈双态形貌;以FC方式冷却时,粗大γ′相的含量增多,且晶界颗粒状M23C6碳化物含量有所提高。降低冷却速率后k439b合金的815℃/379 MPa持久寿命得到较大改善,不同固溶参数对热处理k439b合金的室温拉伸性能影响较小。

关键词：镍基高温合金 k439b 固溶参数显微组织力学性能

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k439b铸造高温合金800℃长期时效组织与性能演变

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金属学报 2023年第9期59卷 1253-1264页

作者：张雷雷陈晶阳汤鑫肖程波张明军杨卿西安理工大学材料科学与工程学院西安710048 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

对k439b合金开展800℃、3000 h长期时效,研究合金显微组织及力学性能的演变,分析室温拉伸及815℃、379 MPa持久性能的变形机制。结果表明:热处理态k439b合金中的γ’相呈球状,晶界存在MC及M_(23)C_(6)2种碳化物,而枝晶间仅存在MC碳化物... 详细信息

对k439b合金开展800℃、3000 h长期时效,研究合金显微组织及力学性能的演变,分析室温拉伸及815℃、379 MPa持久性能的变形机制。结果表明:热处理态k439b合金中的γ’相呈球状,晶界存在MC及M_(23)C_(6)2种碳化物,而枝晶间仅存在MC碳化物。在800℃长期时效过程中,γ’相的粗化遵循Ostwald熟化机制且形貌趋于立方化,γ′相粗化速率为71.7 nm^(3)/h;晶界和枝晶间MC碳化物发生退化,M_(23)C_(6)碳化物析出含量逐渐增加。时效3000 h后晶界γ’相与M_(23)C_(6)碳化物存在■的位向关系。热处理态合金的室温抗拉强度和屈服强度分别为1159.0和911.5 MPa,815℃、379 MPa持久寿命为150.4 h。长期时效后γ’相尺寸增加使得位错的运动方式由以位错在基体中滑移为主向位错切入γ′相为主转变,γ′相中出现了更多的堆垛层错,合金室温拉伸强度和815℃、379 MPa持久寿命均降低。

关键词： k439b 长期时效显微组织力学性能变形机制

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k439b等轴晶铸造高温合金800℃长期时效组织与性能演变

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金属学报 2023年

作者：张雷雷陈晶阳汤鑫肖程波张明军杨卿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西安理工大学材料科学与工程学院

对k439b合金开展800℃、3000 h长期时效，研究合金显微组织及力学性能的演变，分析室温拉伸及815℃、379 MPa持久性能的变形机制。结果表明：热处理态k439b合金中的γ′相呈球状，晶界存在MC及M23C62种碳化物，而枝晶间仅存在MC碳化物。... 详细信息

对k439b合金开展800℃、3000 h长期时效，研究合金显微组织及力学性能的演变，分析室温拉伸及815℃、379 MPa持久性能的变形机制。结果表明：热处理态k439b合金中的γ′相呈球状，晶界存在MC及M23C62种碳化物，而枝晶间仅存在MC碳化物。在800℃长期时效过程中，γ′相的粗化遵循Ostwald熟化机制且形貌趋于立方化，γ′相粗化速率为3.0×103nm3/h；晶界和枝晶间MC碳化物发生退化，M23C6碳化物析出含量逐渐增加。时效3000 h后晶界γ′相与M23C6碳化物存在[111]γ′//[111]M23C6、(22?0)γ′//(22?0)M23C6的位向关系。热处理态合金的室温抗拉强度和屈服强度分别为1159.0和911.5 MPa,815℃、379 MPa持久寿命为150.4 h。长期时效后γ′相尺寸增加使得位错的运动方式由以位错在基体中滑移为主向位错切入γ′相为主转变，γ′相中出现了更多的堆垛层错，合金室温拉伸强度和815℃、379 MPa持久寿命均降低。

关键词： k439b 长期时效显微组织力学性能变形机制

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高温合金k439b显微组织及力学性能研究

高温合金K439B显微组织及力学性能研究

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作者：张雷雷西安理工大学

学位级别：硕士

针对先进航空发动机800℃涡轮后机匣等大型热端铸件用可焊铸造高温合金的选材需求,北京航空材料研究院研制了新型铸造Ni基高温合金k439b。但关于该合金的组织特征、力学性能及组织稳定性未有系统研究。本文以k439b合金为研究对象,通过... 详细信息

针对先进航空发动机800℃涡轮后机匣等大型热端铸件用可焊铸造高温合金的选材需求,北京航空材料研究院研制了新型铸造Ni基高温合金k439b。但关于该合金的组织特征、力学性能及组织稳定性未有系统研究。本文以k439b合金为研究对象,通过调整铸造工艺、热处理制度,随后进行800℃/3000 h热暴露实验,分析了合金显微组织-力学性能的关系,并对组织稳定性开展了研究。浇注温度(1440℃、1480℃及1520℃)对合金显微组织及力学性能的影响结果表明:铸态k439b合金组织由γ基体、γ'相、γ/γ'共晶组织及MC碳化物组成。提高浇注温度,铸态组织的二次枝晶臂间距增加,枝晶间隙减小,组织变得致密,同时晶粒尺寸略有增加,尺寸均匀度提高。晶粒尺寸的增加缩短了合金的晶界长度,降低了裂纹在晶界萌生的可能性,有利于提高合金的815℃/379 MPa持久寿命。经热处理后晶界处析出了M23C6碳化物,呈颗粒状分布,其数量随浇注温度的提高而增加,有助于提高合金的室温抗拉强度和塑性,同时改善合金的持久性能。将浇注温度由1440℃提高至1520 ℃,合金的815℃/379 MPa持久寿命提高了43%,且室温拉伸性能较高,合金具有较好的综合力学性能。通过改变固溶温度(1140℃、1160℃及1180℃)及固溶冷却方式(AC、FC～900 ℃+AC和FC),研究了热处理制度对合金显微组织及力学性能的影响。结果表明:提高固溶温度,γ'相形貌接近,而晶界处M23C6碳化物的数量及晶界宽度均有所增加。当固溶温度为1160℃时,良好的晶界形貌使合金的815℃/379 MPa持久性能较好。随着固溶冷却速率的降低,枝晶间及晶界附近的部分γ'相开始长大,形成了双态γ'相形貌,同时晶界区域M23C6碳化物的数量及尺寸逐渐增加,改善了合金的室温拉伸强度及815℃/379MPa持久性能。800℃热暴露过程中合金显微组织及力学性能的研究结果表明:枝晶干与枝晶间的γ'相均发生了 Ostwald熟化,γ'相的增长遵循LSW粗化理论。热暴露3000 h后基体中未析出TCP相,合金具有较好的组织稳定性。热暴露初期(100 h以内),γ'相尺寸增加的同时γ基体通道变窄,合金的室温拉伸强度提高。延长热暴露时间,γ'相进一步粗化,但γ基体通道逐渐变宽,室温拉伸强度随之降低。此外,热暴露200 h后,枝晶间出现了双态γ'相形貌,降低了合金的室温拉伸强度,但提高了 815℃/379 MPa持久性能。热暴露1000 h时,部分γ'相形貌呈现立方状,降低了合金的室温拉伸强度,但室温拉伸塑性开始提高。延长热暴露时间至2000 h,枝晶间MC碳化物附近开始析出短棒状M23C6碳化物。进一步增加热暴露时间至2600 h,晶界处由MC碳化物发生退化反应生成的M23C6碳化物含量增多,逐渐形成M23C6碳化物层,降低了合金的持久寿命。同时M23C6碳化物的形成消耗了较多的Cr元素,降低了基体强度,但有利于合金塑性。热暴露3000h后,合金的室温拉伸性能及815℃/379 MPa持久性能仍满足性能要求。

关键词：高温合金 k439b 浇注温度热处理制度热暴露显微组织力学性能

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