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三种单晶高温合金的形核过冷度测量及相应凝固组织研究

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稀有金属材料与工程 2022年第7期51卷 2637-2644页

作者：徐维台马德新赵运兴皮立波孙中源深圳市万泽中南研究院有限公司广东深圳518045 中南大学粉末冶金研究院湖南长沙410083

采用悬垂小球法在工业条件下对DD5、DD6以及WZ303种镍基高温合金进行熔体过冷实验,测量了3种合金在加热和冷却过程中的液相线温度T和临界形核温度T,测得这3种合金的临界形核过冷度ΔT=T-T分别是33、36和42℃。合金DD5和DD6试样凝固时由... 详细信息

采用悬垂小球法在工业条件下对DD5、DD6以及WZ303种镍基高温合金进行熔体过冷实验,测量了3种合金在加热和冷却过程中的液相线温度T和临界形核温度T,测得这3种合金的临界形核过冷度ΔT=T-T分别是33、36和42℃。合金DD5和DD6试样凝固时由于过冷度相对较小,形成细枝状单晶组织。合金WZ30的临界形核过冷度相对较大,试样凝固时主要形成由晶向一致的树枝状单晶基体框架和晶向散乱的碎粒状杂晶组成的混合体组织,其中大部分碎粒状杂晶的形态和尺寸特征像是从液体中直接形核长大的等轴晶粒团簇,而不是来源于枝晶臂的熔断。

关键词：单晶高温合金过冷能力临界形核过冷度凝固组织

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晶体取向对一种单晶高温合金再结晶的影响

中南大学学报（自然科学版） 2023年第1期54卷 73-80页

作者：赵运兴马德新徐维台徐福泽中南大学粉末冶金研究院湖南长沙410083 深圳市万泽中南研究院有限公司广东深圳518045

采用晶体劳厄衍射仪对高温合金DD419的单晶试棒铸件进行晶向测量,切取不同一次晶向及二次晶向的样品。对各种晶体取向的样品实施相同的静压加载,然后进行标准固溶热处理。研究结果表明:样品受压表面下方发生了不同程度的再结晶,再结晶... 详细信息

采用晶体劳厄衍射仪对高温合金DD419的单晶试棒铸件进行晶向测量,切取不同一次晶向及二次晶向的样品。对各种晶体取向的样品实施相同的静压加载,然后进行标准固溶热处理。研究结果表明:样品受压表面下方发生了不同程度的再结晶,再结晶的深度与晶体取向具有明显的相关性。当一次晶向[001]与样品表面法向的偏离角度β从0°到90°变化时,样品的再结晶深度H首先逐渐增加,在β=45°时达到最大值,然后逐渐减小至初始值。当二次晶向[010]与样品法向的偏离角度α从0°到45°变化时,样品再结晶深度H也是逐渐增加,在α=45°时同样达到最大深度。单晶高温合金中一次晶向和二次晶向对再结晶具有相同的影响规律。

关键词：单晶高温合金枝晶取向静压加载固溶热处理再结晶

粉末粒度对一种新型镍基粉末高温合金热变形行为的影响

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稀有金属材料与工程 2022年第9期51卷 3381-3393页

作者：杨金龙程俊义李远熊江英龙安平郭建政中南大学粉末冶金研究院湖南长沙410083 深圳市万泽航空科技有限责任公司广东深圳518000 深圳市万泽中南研究院有限公司广东深圳518000

利用EBSD、SEM、OM、热模拟试验机等对比研究了不同粉末粒度制备的一种新型镍基粉末高温合金(WZA3)在不同热压缩变形条件下的变形行为和组织差异性。结果表明:相比细粉制备的HIP-01样品而言,粗粉枝晶组织明显,成分偏析严重,其制备的HIP... 详细信息

利用EBSD、SEM、OM、热模拟试验机等对比研究了不同粉末粒度制备的一种新型镍基粉末高温合金(WZA3)在不同热压缩变形条件下的变形行为和组织差异性。结果表明:相比细粉制备的HIP-01样品而言,粗粉枝晶组织明显,成分偏析严重,其制备的HIP-02样品中残余粗大γ′较多。低温(1050、1080℃)高应变速率(1、0.1s-1)时,HIP-01样品峰值应力值高于HIP-02。热压缩后HIP-01样品边缘开裂情况较HIP-02严重,HIP-01样品保留了大部分原始热等静压组织,裂纹优先在粉末原始颗粒边界(priorparticleboundary,PPB)处产生,HIP-02样品边缘出现了部分再结晶组织。在1080℃/0.001 s^(-1)时,HIP-02样品峰值应力较HIP-01低约30 MPa,HIP-02样品热压缩过程再结晶现象明显,再结晶晶粒均匀,HIP-01样品出现项链晶组织,再结晶不充分。粗大γ′有利于促进1050和1080℃时HIP-02样品的再结晶。高温(1150℃)、低应变速率(0.001、0.01s^(-1))时,γ′全部溶解进基体γ中,两者热变形行为接近,样品均未出现开裂,组织全部发生完全再结晶,在1150℃/0.001 s^(-1)均出现异常长大晶粒。

关键词：镍基粉末高温合金粉末粒度热变形再结晶

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一种第三代单晶高温合金铸件表面层组织研究

稀有金属材料与工程 2023年第3期52卷 1162-1168页

作者：赵运兴马德新徐维台员莹莹李重行中南大学粉末冶金研究院湖南长沙410083 深圳市万泽中南研究院有限公司广东深圳518045

采用一种第3代单晶高温合金制备了某型号的涡轮叶片铸件,经真空固溶热处理后,发现在叶片铸件表面形成了大量形状不规则的亮白色组织。经对叶片进行解剖和金相观察,发现铸件内部组织为均匀的γ相,但外部存在一个明显的表面层。表面层中... 详细信息

采用一种第3代单晶高温合金制备了某型号的涡轮叶片铸件,经真空固溶热处理后,发现在叶片铸件表面形成了大量形状不规则的亮白色组织。经对叶片进行解剖和金相观察,发现铸件内部组织为均匀的γ相,但外部存在一个明显的表面层。表面层中基体为连续分布的亮白色γ′相,主要组成元素为Ni、Al和Ta,表面层γ′相基体上析出了许多片状的tcp相。对铸件表面附近的成分分布进行了测量分析,显示铸件表面层为典型的贫Cr层。正是Cr元素的贫化,导致了表面层中γ相向γ′相的转变和γ′相与tcp相的共轭生长。贫Cr层的出现还导致在表面层与内部组织之间出现了较多的残存γ/γ′共晶。

关键词：高温合金单晶铸件固溶热处理贫Cr层 tcp相

一种新型镍基粉末高温合金组织和力学性能研究

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稀有金属材料与工程 2022年第3期51卷 1031-1039页

作者：杨金龙龙安平熊江英张高翔郭建政中南大学粉末冶金研究院湖南长沙410083 深圳市万泽中南研究院有限公司广东深圳518000 深圳市万泽航空科技有限责任公司广东深圳518000

利用扫描电子显微镜、光学显微镜、疲劳试验机、拉伸试验机等研究了一种新型镍基粉末高温合金(WZ-A3)在不同状态下的显微组织、拉伸性能、低周疲劳性能及其断口形貌。结果表明:1150℃挤压消除了合金热等静压残余的粉末原始颗粒边界(prev... 详细信息

利用扫描电子显微镜、光学显微镜、疲劳试验机、拉伸试验机等研究了一种新型镍基粉末高温合金(WZ-A3)在不同状态下的显微组织、拉伸性能、低周疲劳性能及其断口形貌。结果表明:1150℃挤压消除了合金热等静压残余的粉末原始颗粒边界(previous particle boundary,PPB)。随着温度的提高,热等静压+热处理(WZ-A3-HIP)和热等静压+热挤压+热处理(WZ-A3-HEX)2种状态样品的抗拉强度呈现出先下降(室温到400℃)到不变(400~550℃)再下降(550~800℃)的变化规律。观察拉伸断口发现室温PPB降低了WZ-A3-HIP样品的延伸率,700℃升高到800℃时2种状态样品断口由穿晶-沿晶混合型转变为沿晶断裂模式为主。小应变(0.6%、0.8%)控制疲劳时,WZ-A3-HEX样品疲劳寿命值优于WZ-A3-HIP,后者裂纹源主要由夹杂物引起。大应变(1.0%、1.2%、1.4%)时,2种状态样品寿命值接近。当应变为1.2%时,疲劳裂纹源均为多源平台型断裂。

关键词：镍基粉末高温合金组织拉伸应变控制疲劳

制粉方式对FGH97合金组织和低周疲劳性能的影响

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稀有金属 2019年第1期43卷 52-60页

作者：谭建均杨金龙龙安平郭建政深圳市万泽中南研究院广东深圳518045

等离子旋转电极粉(P粉)和氩气雾化粉(A粉)经过相同的制备工艺得到两种合金坯料(P合金和A合金)。对两种合金的显微组织和性能进行表征,研究不同制粉方式对FGH97镍基粉末高温合金组织和低周疲劳性能的影响。结果表明:而相较于P合金, A合... 详细信息

等离子旋转电极粉(P粉)和氩气雾化粉(A粉)经过相同的制备工艺得到两种合金坯料(P合金和A合金)。对两种合金的显微组织和性能进行表征,研究不同制粉方式对FGH97镍基粉末高温合金组织和低周疲劳性能的影响。结果表明:而相较于P合金, A合金的晶粒尺寸更细,γ′相析出更均匀,基本不存在残余枝晶,晶界碳化物呈点状断续分布; A合金的强度略高,塑性显著优于P合金;与此同时,两种低周疲劳裂纹源均以熔渣型夹杂物为主,但A合金的夹杂物尺寸明显更小; A合金低周疲劳裂纹萌生抗力远高于P合金,前者低周疲劳寿命远超过150000周次,远优于后者(<70000周次);且A合金的疲劳性能很稳定。

关键词：镍基粉末高温合金 FGH97 制粉方式粉末特性显微组织低周疲劳性能

脉冲加热惰气熔融-红外/热导法测定镍基高温合金粉末中氧和氮

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冶金分析 2022年第1期42卷 71-77页

作者：陈芳吴林飞雷黎深圳市万泽中南研究院有限公司

镍基高温合金粉末中氧和氮对镍基高温合金综合性能有重要影响。采用氧氮氢联用分析仪对镍基高温合金粉末中氧、氮含量同时测定的方法进行研究。探讨分析功率、助熔剂、石墨坩埚、镍箔质量与称样量组合对测试结果的影响,推荐合适的测试... 详细信息

镍基高温合金粉末中氧和氮对镍基高温合金综合性能有重要影响。采用氧氮氢联用分析仪对镍基高温合金粉末中氧、氮含量同时测定的方法进行研究。探讨分析功率、助熔剂、石墨坩埚、镍箔质量与称样量组合对测试结果的影响,推荐合适的测试条件。结果表明:分析功率为5.5 kW时,样品完全熔融,释放曲线峰形对称且无拖尾;0.2 g镍箔作为助熔剂时,熔融状态良好,且质软易封装样品;采用石墨套坩埚有利于样品均匀受热,降低熔透率,提高测试结果稳定性;考虑样品需充分熔融并确保测试结果稳定性良好,样品称样量为0.4 g左右时,采用0.2 g镍箔助熔较为合适。最终选定在5.5 kW的分析功率下采用0.2 g镍箔包裹0.4 g样品投入石墨套坩埚进行测试,氧的检出限为0.000 3%,定量限为0.001 0%;氮的检出限为0.000 15%,定量限为0.000 5%。标准样品的氧、氮含量测定值均在标准值扩展不确定度范围内,氧的相对误差小于9%,氮的相对误差小于6%。加标回收实验结果显示:氧的回收率为96%～102%,氮的回收率为95%～105%。测得3组样品中氧、氮含量的相对标准偏差(RSD,n=7)均小于7%。

关键词：镍基高温合金粉末脉冲加热惰气熔融红外法热导法氧氮镍箔

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新型镍基粉末高温合金的微观组织和力学性能

粉末冶金技术 2023年第5期41卷 434-441页

作者：马向东程俊义龙安平杨金龙郭建政冯干江深圳市万泽中南研究院有限公司深圳518045 中南大学粉末冶金研究院长沙410083

以新型镍基粉末高温合金FGH4113A(WZ-A3)为研究对象,采用“真空感应熔炼+氩气雾化制粉+热等静压+热挤压+等温锻造”工艺路线制备全尺寸涡轮盘,系统研究了锻造态FGH4113A合金在不同热处理状态下的微观组织和力学性能。结果表明:FGH4113A... 详细信息

以新型镍基粉末高温合金FGH4113A(WZ-A3)为研究对象,采用“真空感应熔炼+氩气雾化制粉+热等静压+热挤压+等温锻造”工艺路线制备全尺寸涡轮盘,系统研究了锻造态FGH4113A合金在不同热处理状态下的微观组织和力学性能。结果表明:FGH4113A合金全尺寸涡轮盘宏观形貌良好,微观晶粒组织细小均匀;经亚固溶热处理后,平均晶粒度ASTM11~13级,室温和550℃的屈服强度分别为1249和1185MPa,抗拉强度分别为1674和1656MPa,断后伸长率分别为23.5%和19.5%,在温度700℃,应变范围0~0.8%,加载频率0.33Hz条件下的疲劳寿命均值为35000周次;经过固溶热处理后,平均晶粒度ASTM6~8级,700和800℃的屈服强度分别为1063和966MPa,抗拉强度分别为1403和1112MPa,断后伸长率分别为17.5%和12.0%,在温度800℃,应力330MPa,蠕变伸长量0.2%条件下的蠕变寿命均值为384h,在温度700℃,应力强度因子范围30MPam5条件下的裂纹扩展速率小于5×10^(-4)mmcycle^(-1)。

关键词：镍基粉末高温合金亚固溶热处理过固溶热处理显微组织力学性能

热处理冷速对FGH97盘件显微组织和蠕变性能的影响

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稀有金属材料与工程 2020年第7期49卷 2488-2493页

作者：张海邹志欢龙安平王冲欧业韬深圳市万泽中南研究院有限公司广东深圳518045

对FGH97粉末高温合金盘件进行热处理,采用光学显微镜、扫描电子显微镜、能谱仪和蠕变试验机研究了不同固溶冷速下合金的显微组织、蠕变性能和蠕变机制。研究表明:随固溶冷速的增加,γ′相尺寸减小,富Ti、Nb、Hf的MC型碳化物由连续析出... 详细信息

对FGH97粉末高温合金盘件进行热处理,采用光学显微镜、扫描电子显微镜、能谱仪和蠕变试验机研究了不同固溶冷速下合金的显微组织、蠕变性能和蠕变机制。研究表明:随固溶冷速的增加,γ′相尺寸减小,富Ti、Nb、Hf的MC型碳化物由连续析出变为颗粒状弥散析出。在750℃/450 MPa蠕变试验条件下,固溶冷速为94℃/min的样品性能明显优于43℃/min。FGH97粉末高温合金在750℃/450MPa条件下的蠕变机制为位错切割γ′相,在晶界处产生应力集中导致裂纹的萌生,裂纹沿着晶界碳化物扩展,最终导致材料的断裂。弥散颗粒状分布的碳化物能有效抑制微裂纹的贯通。

关键词：粉末高温合金微观组织蠕变断裂晶界碳化物