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mc型碳化物自粉末镍基合金中析出的热力学驱动力

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沈阳工业大学学报 2013年第6期35卷 618-623页

作者：田素贵谢广亮谢君沈阳工业大学材料科学与工程学院沈阳110870

为了分析粉末镍基合金中mc型碳化物的析出行为,利用Miedema二元合金生成热模型,求出过剩Gibbs自由能和正规溶体中两组元的相互作用参数(I AB),推导出M(Ni)-C溶体中析出mc型碳化物相变驱动力和形核驱动力的表达式,并进一步估算出粉末镍... 详细信息

为了分析粉末镍基合金中mc型碳化物的析出行为,利用Miedema二元合金生成热模型,求出过剩Gibbs自由能和正规溶体中两组元的相互作用参数(I AB),推导出M(Ni)-C溶体中析出mc型碳化物相变驱动力和形核驱动力的表达式,并进一步估算出粉末镍基合金在583℃析出mc型碳化物的相变驱动力和形核驱动力.结果表明,在583℃,粉末镍基合金中析出TiC、NbC和WC碳化物的相变驱动力分别为-9.77、-11.23和-13.48 J/mol,形核驱动力分别为-80.69、-59.95和-36.01 J/mol.与析出WC碳化物相比,粉末镍基合金中析出TiC和NbC碳化物时具有较大的形核驱动力,是使其在583℃优先析出TiC与NbC碳化物的主要原因.

关键词： Miedema模型过剩Gibbs自由能相互作用参数粉末镍基合金 mc型碳化物形核相变驱动力

镍基高温合金快速凝固粉末颗粒中mc型碳化物相的研究

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金属学报 2005年第10期41卷 1042-1046页

作者：胡本芙陈焕铭宋铎李慧英北京科技大学材料科学与工程学院北京100083

对等离子旋转电极雾化(PREP)法制备的FGH95镍基高温合金粉末中碳化物的形态、结构、成分及其稳定性进行了实验研究,分析了粉末颗粒凝固过程中的热学参数和非平衡溶质分配对碳化物形成过程的影响.结果表明:快速凝固FGH95合金粉末中亚稳M... 详细信息

对等离子旋转电极雾化(PREP)法制备的FGH95镍基高温合金粉末中碳化物的形态、结构、成分及其稳定性进行了实验研究,分析了粉末颗粒凝固过程中的热学参数和非平衡溶质分配对碳化物形成过程的影响.结果表明:快速凝固FGH95合金粉末中亚稳mc型碳化物形态的几何完整度随粉末颗粒尺寸减小由规则形态向复杂形态变化,不同尺寸粉末颗粒中碳化物的形态和数量决定于凝固过程中热学参数的变化和非平衡溶质分配系数的不同.亚稳mc型碳化物在加热作用下发生分解及合金元素再分配,其形态由复杂形状为主转变为规则形态的稳定mc型碳化物.

关键词：镍基高温合金快速凝固 FGH95合金粉末 mc型碳化物

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mc型碳化物的稳态/非稳态凝固转化机制

中国有色金属学报 2002年第2期12卷 305-308页

作者：陈瑶王华明北京航空航天大学材料学院激光材料加工与表面工程实验室北京100083

分析了平衡凝固mc碳化物规则块状八面体稳态生长的条件及影响mc碳化物稳态生长的因素。结果表明 :凝固过程中局部冷却速度的改变以及熔体中局部热流方向的扰动 ,都将影响熔体中mc碳化物形成元素的扩散 ,导致mc碳化物偏离稳态生长条件。

关键词： mc型碳化物稳态/非稳态生长凝固机制

粉末高温合金原始颗粒边界与mc型碳化物溶解度的关系

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材料热处理学报 2021年第5期42卷 50-57页

作者：张梦迪刘建涛张义文贾建邢鹏宇钢铁研究总院高温材料研究所北京100081 北京钢研高纳科技股份有限公司北京100081 钢铁研究总院高温合金新材料北京市重点试验室北京100081

原始颗粒边界(PPB)是在粉末加热固结过程中mc型碳化物在颗粒边界析出造成的,利用扫描电镜(SEM)和电子探针X射线显微分析仪(EPMA)研究了mc型碳化物在镍基高温合金中的溶解度与粉末高温合金中原始颗粒边界(PPB)的关系。结果表明:强碳化物... 详细信息

原始颗粒边界(PPB)是在粉末加热固结过程中mc型碳化物在颗粒边界析出造成的,利用扫描电镜(SEM)和电子探针X射线显微分析仪(EPMA)研究了mc型碳化物在镍基高温合金中的溶解度与粉末高温合金中原始颗粒边界(PPB)的关系。结果表明:强碳化物形成元素(Ti、Zr、Hf、Nb、Ta)对应的mc型碳化物在镍与镍基高温合金中的溶解度顺序为:TiC>NbC>TaC>ZrC>HfC,同时温度越高mc型碳化物的溶解度越大;在镍基高温合金中溶解度较大的TiC容易在粉末高温合金的PPB上析出,而溶解度较小的TaC则避免了这种现象。未添加Ta元素的FGH4098合金中原始颗粒边界(PPB)上的mc型碳化物主要为TiC;添加Ta元素的FGH4098合金,制粉过程中会在粉末颗粒内部析出更多的含Ta的mc′型碳化物,在随后的热等静压过程中,这种mc′碳化物转变成为更高稳定性的mc型碳化物(Ta, Ti, Nb)C。(Ta, Ti, Nb)C存在富Ti的核心,Ti和C元素被"固定"在了碳化物中,阻碍了mc型碳化物在PPB上析出。

关键词：粉末高温合金 PPB mc型碳化物溶解度

不同Ta含量FGH4098合金中的mc型碳化物

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材料热处理学报 2018年第2期39卷 88-92页

作者：邢鹏宇张义文贾建钢铁研究总院高温材料研究所

利用扫描电镜（SEM）和场发射电子探针显微分析仪（EPMA）等研究热处理后不同Ta含量的FGH4098合金中mc型碳化物的形貌、含量、尺寸和组成。结果表明：对于热处理态FGH4098合金,加入Ta元素可以抑制mc型碳化物沿原始粉末颗粒边界（PPB）析... 详细信息

利用扫描电镜（SEM）和场发射电子探针显微分析仪（EPMA）等研究热处理后不同Ta含量的FGH4098合金中mc型碳化物的形貌、含量、尺寸和组成。结果表明：对于热处理态FGH4098合金,加入Ta元素可以抑制mc型碳化物沿原始粉末颗粒边界（PPB）析出;随Ta含量的增加,FGH4098合金中mc型碳化物的含量有所增加,等效粒径也略有增加,但变化不大;加入合金中的Ta元素会替代mc型碳化物中的Ti,改变了mc型碳化物组成,且随着合金Ta含量的增加,mc型碳化物组成中Ta元素的所占比例显著增加。

关键词：粉末高温合金 FGH4098 Ta元素 mc型碳化物

微量元素Hf对镍基粉末高温合金FGH97显微组织的影响

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金属学报 2015年第10期51卷 1219-1226页

作者：张义文韩寿波贾建刘建涛胡本芙钢铁研究总院高温材料研究所北京100081 钢铁研究总院高温合金新材料北京市重点实验室北京100081 北京科技大学材料科学与工程学院北京100083

利用SEM和物理化学相分析方法研究了5种Hf含量的FGH97粉末高温合金中γ'相和mc型碳化物形貌、化学组成及含量.结果表明:Hf促进γ'相和mc相析出,改变γ'相和mc相的化学组成,对mc相的尺寸和形貌影响不大,显著影响γ'相的尺寸和形貌,促使γ... 详细信息

利用SEM和物理化学相分析方法研究了5种Hf含量的FGH97粉末高温合金中γ'相和mc型碳化物形貌、化学组成及含量.结果表明:Hf促进γ'相和mc相析出,改变γ'相和mc相的化学组成,对mc相的尺寸和形貌影响不大,显著影响γ'相的尺寸和形貌,促使γ'相的形态失稳,导致立方状γ'相发生分裂,使γ'相更快地进入稳定的立方状择优形态.在FGH97合金中添加Hf,可通过改变错配度d,从而改变γ'相发生分裂的临界尺寸Dc.建立了Dc与Hf含量w(Hf)的关系式:Dc=315.4+640.2w(Hf)-358.2[w(Hf)]2.随着Hf含量的增加,|d|逐渐变小,Dc增大.γ'相长大到临界尺寸时,γ'相由立方状分裂为八重小立方体状.

关键词：粉末高温合金 FGH97 Hf γ'相形态稳定性 mc型碳化物

Hf在FGH4097粉末高温合金中的相间分配行为

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中国有色金属学报 2016年第3期26卷 535-543页

作者：张义文韩寿波刘建涛胡本芙钢铁研究总院高温材料研究所北京100081 高温合金新材料北京市重点实验室北京100081 北京科技大学材料科学与工程学院北京100083

采用3DAP、FEG-SEM、TEM以及物理化学相分析方法研究5种Hf含量的FGH4097粉末高温合金中Hf在γ′相、mc型碳化物和γ相中的分配,以及Hf对γ′和mc析出相组成的影响。结果表明:随着合金中Hf含量的增加,进入各相的Hf量增多,Hf进入γ′相的... 详细信息

采用3DAP、FEG-SEM、TEM以及物理化学相分析方法研究5种Hf含量的FGH4097粉末高温合金中Hf在γ′相、mc型碳化物和γ相中的分配,以及Hf对γ′和mc析出相组成的影响。结果表明:随着合金中Hf含量的增加,进入各相的Hf量增多,Hf进入γ′相的比例基本不变,进入mc型碳化物的比例增大,进入γ相的比例减小,即Hf在γ′相和mc型碳化物的分配比逐渐减小,Hf在γ′相和γ相中的分配比逐渐增大;Hf主要分配在γ′相中,其次分配在mc型碳化物中,Hf在mc型碳化物中的质量浓度大约是Hf在γ′相中的20倍。

关键词：粉末高温合金 FGH4097 铪 γ′相 mc型碳化物分配

粉末高温合金中原始颗粒边界与过渡族金属碳化物在镍基合金中固溶度关系的研究

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粉末高温合金中原始颗粒边界与过渡族金属碳化物在镍基合金中固溶...

作者：张梦迪钢铁研究总院

学位级别：硕士

本研究采用Jmat Pro热力学计算软件、光学显微镜（OM）、场发射扫描电镜（FE-SEM）、电子探针（EPMA）和透射电镜（TEM）等手段研究了热等静压（HIP）态粉末高温合金和热处理态Ni-mc合金碳化物组织,测算了1100℃、1180℃和1200℃过渡族... 详细信息

本研究采用Jmat Pro热力学计算软件、光学显微镜（OM）、场发射扫描电镜（FE-SEM）、电子探针（EPMA）和透射电镜（TEM）等手段研究了热等静压（HIP）态粉末高温合金和热处理态Ni-mc合金碳化物组织,测算了1100℃、1180℃和1200℃过渡族金属M和C形成的mc型碳化物（M:Ti、Zr、Hf、V、Nb、Ta）在镍中的固溶度。同时对均匀化处理后的Ni-mc合金在850℃和950℃进行长期时效,观察时效后合金的组织变化,测算了时效后mc型碳化物在镍中的固溶度,进而得到mc型碳化物在镍中的稳定性顺序。分析了粉末高温合金中原始颗粒边界（PPB）与mc型碳化物在镍基合金中固溶度的关系。研究表明,mc型碳化物在镍中的固溶度顺序为:Ti C＞VC＞Nb C＞Ta C＞Zr C＞Hf C;mc型碳化物在镍基合金中的固溶度顺序为:Ti C＞VC＞Nb C＞Ta C＞Zr C＞Hf C。证明了Ti是表面偏析元素,Hf、Ta是非表面偏析元素。对于表面偏析元素,mc型碳化物在镍基合金中的固溶度越小,在粉末高温合金中形成PPB的倾向越大,PPB越严重。对于非表面偏析元素,mc型碳化物在镍基合金中的固溶度越小,在粉末高温合金中越不容易形成PPB。HIP态的Ni-20Cr-M-C粉末高温合金（M:Ti、Zr、Hf、V、Nb、Ta）中,只有Ni-20Cr-Ti-C中存在以Ti C为主的PPB现象;相比于不添加Hf的FGH4091合金和不添加Ta的FGH4098合金,添加0.55%Hf的HIP态FGH4091合金和2.4%Ta的HIP态FGH4098合金均无PPB现象。添加0.55%Hf后的FGH4091合金与添加2.4%Ta后的FGH4098合金中碳化物组成发生了变化,mc型碳化物析出量增加。

关键词：粉末高温合金 PPB mc型碳化物固溶度 mc型碳化物稳定性

W和Ta对新型镍基粉末高温合金显微组织的影响

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钢铁研究学报 2020年第9期32卷 833-838页

作者：陈鹏飞席文君贾建张义文李晓鲲北京航空航天大学材料科学与工程学院北京100191 钢铁研究总院高温材料研究所北京100081

采用相同的粉末冶金工艺与热处理方法设计3种W和Ta含量不同的合金,利用金相显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、场发射扫描电镜(FE-SEM)、X射线衍射仪(XRD)等多种研究手段,研究W和Ta元素对新型镍基粉末高温合金显微组织的影响。结果表明:改变W... 详细信息

采用相同的粉末冶金工艺与热处理方法设计3种W和Ta含量不同的合金,利用金相显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、场发射扫描电镜(FE-SEM)、X射线衍射仪(XRD)等多种研究手段,研究W和Ta元素对新型镍基粉末高温合金显微组织的影响。结果表明:改变W和Ta含量对合金晶粒组织和mc型碳化物的析出没有明显影响;随着合金中Ta含量的减少和W含量的增加,γ/γ′相错配度逐渐减小;随着合金中Ta含量和γ/γ′相错配度的增加,γ′相含量和尺寸均增加,二次γ′相粗化长大和达到分裂的时间缩短,尺寸分布越来越不均匀。

关键词：粉末高温合金粉末冶金 mc型碳化物 γ′相