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新型高B铸造镍基高温合金的相析出行为
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作者 王良 胡议文 +2 位作者 周培山 王斌 郑华林 《稀有金属材料与工程》 北大核心 2025年第4期1015-1025,共11页
利用JMatPro热力学软件,研究了合金元素对新型高B镍基高温合金的物相析出行为的影响,并与实际铸造组织进行对比。结果表明,新型高B镍基高温合金的铸态组织为典型的铸态枝晶形貌,主要由γ、γ′、碳化物、硼化物和(γ+γ′)共晶组织(体... 利用JMatPro热力学软件,研究了合金元素对新型高B镍基高温合金的物相析出行为的影响,并与实际铸造组织进行对比。结果表明,新型高B镍基高温合金的铸态组织为典型的铸态枝晶形貌,主要由γ、γ′、碳化物、硼化物和(γ+γ′)共晶组织(体积分数约15.5%)等组成,凝固过程中Hf和Ta元素的偏析较明显。热力学计算表明,对合金熔化温度影响较大的元素为Ti、Ta、Hf、Al、B元素。γ′相的开始析出温度及其在900℃析出量随Al含量增加而升高,而Ti元素的影响相对较小。此外,Ta和Hf合金元素将促进MC型碳化物析出,Cr元素对M_(23)C_(6)碳化物析出量的影响大于对M_(6)C碳化物。硼化物的析出主要受Cr和W元素的影响,而Mo元素对M_(3)B_(2)硼化物的析出温度影响显著。随着Co、Cr、W和Mo元素含量增加,μ相析出量和析出温度均呈现增加的趋势。 展开更多
关键词 高B镍基高温合金 热力学计算 相析出行为 硼化物 碳化物
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镍基单晶高温合金疲劳行为研究进展
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作者 刘满平 马辉 +3 位作者 崔壮 曾迎 孙少纯 赵国平 《稀有金属材料与工程》 北大核心 2025年第8期2151-2163,共13页
镍基单晶高温合金在高温环境下具有优异的综合性能,被广泛应用于航空发动机和燃气轮机的叶片等热端部件。疲劳失效是叶片服役过程中的主要失效形式之一,本文基于单晶高温合金疲劳行为的研究现状,分析了镍基单晶高温合金的疲劳损伤机制,... 镍基单晶高温合金在高温环境下具有优异的综合性能,被广泛应用于航空发动机和燃气轮机的叶片等热端部件。疲劳失效是叶片服役过程中的主要失效形式之一,本文基于单晶高温合金疲劳行为的研究现状,分析了镍基单晶高温合金的疲劳损伤机制,讨论了晶体取向、温度、加载方式对疲劳行为的影响,介绍了成分优化、热处理和表面处理等优化镍基单晶高温合金疲劳寿命的方法。最后提出了一些原位测试等先进测试技术在镍基单晶高温合金疲劳行为研究中的应用,并展望了镍基单晶高温合金疲劳行为研究的发展趋势。 展开更多
关键词 单晶高温合金 疲劳行为 裂纹 先进测试技术
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P元素含量对GH4738合金高温持久性能的影响
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作者 荣义 侯为学 +2 位作者 王磊 曲敬龙 杜金辉 《稀有金属材料与工程》 北大核心 2025年第8期2094-2103,共10页
针对不同P元素含量的GH4738合金,结合光学金相、扫描电镜形貌、TEM、EBSD分析,研究了P含量对GH4738合金持久性能的影响机理,探究了对合金性能有利的P元素含量范围。结果表明:合金的持久性能随着P含量的升高,呈先增大后减小的趋势,P元素... 针对不同P元素含量的GH4738合金,结合光学金相、扫描电镜形貌、TEM、EBSD分析,研究了P含量对GH4738合金持久性能的影响机理,探究了对合金性能有利的P元素含量范围。结果表明:合金的持久性能随着P含量的升高,呈先增大后减小的趋势,P元素的最佳添加量在0.0040wt%至0.0091wt%之间,此时断裂形式为混合断裂。继续增加P元素,持久寿命降低30%~50%,持久塑性降低20%~70%,断裂形式变为脆性沿晶断裂。原因在于:P元素为晶界偏析元素,含量较低时,可通过在晶界占据空位缺陷降低晶界自由能,从而提高晶界碳化物形核率,而晶界上均匀弥散分布的M_(23)C_(6)型碳化物可抑制裂纹扩展,提高晶界强度,从而提高合金持久性能;P元素含量较高时,更倾向固溶于MC型碳化物,因此随着P含量进一步的提高,晶界上MC型碳化物数量增多而M_(23)C_(6)型碳化物相对减少,块状的MC型碳化物在晶界不均匀分布,从而导致试验合金持久性能不断降低。 展开更多
关键词 GH4738合金 微量元素P 高温持久性能
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粉末高温合金热挤压工艺参数的研究进展
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作者 王杰 贾建 +1 位作者 刘志凌 曲敬龙 《稀有金属材料与工程》 北大核心 2025年第9期2416-2428,共13页
提高粉末高温合金等难变形合金的热加工性能是提高合金成形性、成材率和发展高性能合金的重要途径。合金制备工艺中的热挤压可以有效改善显微组织,提高合金的热加工性能。本文综述了近年来粉末高温合金热挤压工艺参数的研究进展,系统地... 提高粉末高温合金等难变形合金的热加工性能是提高合金成形性、成材率和发展高性能合金的重要途径。合金制备工艺中的热挤压可以有效改善显微组织,提高合金的热加工性能。本文综述了近年来粉末高温合金热挤压工艺参数的研究进展,系统地探讨了热挤压参数对挤压过程和组织的影响,总结了热挤压参数选择与优化的研究工作。目前,挤压速度和挤压比对合金组织的影响、热挤压过程的数值模拟以及挤压结构的优化等需要进一步研究。借此为理解热挤压过程以及后续工程实践提供参考,并为调控合金组织、优化热加工工艺和提高热加工性能提供一定的理论指导和技术支持。 展开更多
关键词 粉末高温合金 热挤压 组织 参数优化
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B含量对GH4738合金力学性能的影响
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作者 荣义 侯为学 +1 位作者 杜金辉 曲敬龙 《稀有金属材料与工程》 北大核心 2025年第9期2336-2344,共9页
通过制备不同B含量的GH4738合金,利用SEM、TEM及EPMA分析研究了B含量对GH4738镍基高温合金持久性能的影响。结果表明,B含量对晶界M_(23)C_(6)型碳化物的含量及分布有显著的改善作用,提高了晶界M_(23)C_(6)的析出量和弥散分布的均匀性;B... 通过制备不同B含量的GH4738合金,利用SEM、TEM及EPMA分析研究了B含量对GH4738镍基高温合金持久性能的影响。结果表明,B含量对晶界M_(23)C_(6)型碳化物的含量及分布有显著的改善作用,提高了晶界M_(23)C_(6)的析出量和弥散分布的均匀性;B元素主要偏聚于合金中碳化物处,可能作为碳化物形成元素参与碳化物析出;B含量对合金γ′强化相的析出无影响;随着B含量的提高,合金的持久性能不断提高,持久寿命提高了8~12倍,持久塑性提高了2~4倍;持久断裂形式由脆性沿晶断裂转变为混合断裂;B含量对合金拉伸性能影响较小,由于晶粒尺寸的略微增大使合金强度小幅度下降。 展开更多
关键词 GH4738合金 B含量 持久性能
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Cr_(2)O_(3)涂层对硅基陶瓷型芯与镍基单晶高温合金润湿性及界面反应的影响
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作者 何家宝 王亮 +6 位作者 邹明科 张朝威 王新广 姜肃猛 吴佳欣 孟杰 周亦胄 《稀有金属材料与工程》 北大核心 2025年第1期202-208,共7页
通过多弧离子镀法在硅基陶瓷型芯表面制备Cr_(2)O_(3)涂层,借助高温原位座滴法实验研究了Cr_(2)O_(3)涂层对硅基陶瓷型芯与镍基单晶高温合金在1550℃接触后的润湿行为以及界面反应行为的影响,并利用SEM、EDS和XRD对界面反应后的界面形... 通过多弧离子镀法在硅基陶瓷型芯表面制备Cr_(2)O_(3)涂层,借助高温原位座滴法实验研究了Cr_(2)O_(3)涂层对硅基陶瓷型芯与镍基单晶高温合金在1550℃接触后的润湿行为以及界面反应行为的影响,并利用SEM、EDS和XRD对界面反应后的界面形貌、元素分布以及反应产物进行了分析。研究发现,镍基单晶高温合金在涂覆Cr_(2)O_(3)涂层的硅基陶瓷型芯上的润湿角为98.29°。高温合金熔体中Hf、Al与Cr_(2)O_(3)涂层反应,在高温合金底部生成HfO_(2)、Al_(2)O_(3)以及游离的Cr。生成的Al_(2)O_(3)形成保护层阻止高温合金中活泼元素向界面扩散,但仍有少量高温合金熔体与失去涂层保护的硅基陶瓷基体发生反应,在界面处生成Al_(2)O_(3)以及游离的Si。生成的Cr、Si在界面处富集并在高温合金表面生成CrSi_(2);部分Si自高温合金表面向内部扩散,与W等难熔元素在高温合金近表面处形成(Mo,W,Re)_(5)Si_(3)。结果表明,镍基单晶高温合金在涂覆Cr_(2)O_(3)涂层的硅基陶瓷型芯上的润湿角相较于在未表面改性的硅基陶瓷型芯上的润湿角小,润湿性好。综合上述分析,在硅基型芯表面涂覆Cr_(2)O_(3)涂层有利于改善铸件局部位置的合金充型,但对界面反应控制效果有限。 展开更多
关键词 Cr_(2)O_(3)涂层 硅基陶瓷型芯 镍基单晶高温合金 润湿性 界面反应
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重型燃机用大尺寸UGTC47定向柱晶叶片中雀斑的形成机理及其对持久性能的影响
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作者 束国刚 玄伟东 +7 位作者 余旭 段方苗 白小龙 葛丙明 王保军 张振强 张诚江 任忠鸣 《稀有金属材料与工程》 北大核心 2025年第8期1997-2007,共11页
采用光学显微镜、扫描电子显微镜、持久试验等手段对重型燃气轮机用大尺寸UGTC47定向柱晶叶片中雀斑的形成机理及其对持久性能的影响进行了研究。结果表明,在叶片榫头的中部和根部区域出现雀斑缺陷,形成机制为偏析导致的液相密度反转,... 采用光学显微镜、扫描电子显微镜、持久试验等手段对重型燃气轮机用大尺寸UGTC47定向柱晶叶片中雀斑的形成机理及其对持久性能的影响进行了研究。结果表明,在叶片榫头的中部和根部区域出现雀斑缺陷,形成机制为偏析导致的液相密度反转,在重力的作用下引起熔液对流,导致了枝晶臂断裂从而形成雀斑。在900℃/380 MPa时,雀斑面积分数对UGTC47合金的持久性能产生明显影响。随着雀斑含量的增加,合金的持久寿命由无雀斑时的131.83 h下降到雀斑含量62%时的33.66 h。 展开更多
关键词 大尺寸定向柱晶叶片 微观组织 雀斑含量 持久性能
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热等静压及热处理工艺路线对K4169高温合金组织与性能的影响
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作者 杨经雨 苏捷 +9 位作者 谭黎明 刘锋 李千一 喻石亚 郝新 张龙飞 马鑫 易出山 刘咏 黄岚 《稀有金属材料与工程》 北大核心 2025年第5期1299-1306,共8页
研究了热等静压(HIP)、热等静压+均匀化+固溶时效(N1)与均匀化+热等静压+固溶时效(N_(2))3种热处理后K4169合金的组织性能。HIP后Laves相转化为碳化物,枝晶偏析与孔隙缺陷消除。N1与N_(2)样品γ″强化相尺寸分别为70.71与106.76 nm,N_(2... 研究了热等静压(HIP)、热等静压+均匀化+固溶时效(N1)与均匀化+热等静压+固溶时效(N_(2))3种热处理后K4169合金的组织性能。HIP后Laves相转化为碳化物,枝晶偏析与孔隙缺陷消除。N1与N_(2)样品γ″强化相尺寸分别为70.71与106.76 nm,N_(2)样品由于HIP后晶界处Nb元素富集析出大量δ相。HIP工艺提升K4169合金的室温与700℃拉伸性能,N1及N_(2)样品在650℃/620 MPa的持久寿命分别为205.88与36.87 h。拉伸测试中碳化物因应力集中破碎形成微孔,裂纹在微孔上萌生扩展;持久试验中裂纹沿晶界扩展,析出的δ相在应力作用下与基体分离产生微孔弱化晶界,降低合金持久性能。 展开更多
关键词 K4169合金 热等静压 热处理 力学性能 晶界 Δ相
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GH4169合金扩散连接界面区热变形特性研究
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作者 徐勤思 张洺川 +5 位作者 刘意 蔡雨升 牟义强 任德春 吉海宾 雷家峰 《稀有金属材料与工程》 北大核心 2025年第7期1864-1872,共9页
采用Gleeble 3800热机械模拟实验机对GH4169合金扩散连接区进行热压缩试验,在变形温度为1213~1333 K和应变速率为0.01~10 s^(-1)的范围内,研究了GH4169合金扩散连接区的热变形行为。结果表明,通过热变形可以有效消除GH4169合金扩散界面... 采用Gleeble 3800热机械模拟实验机对GH4169合金扩散连接区进行热压缩试验,在变形温度为1213~1333 K和应变速率为0.01~10 s^(-1)的范围内,研究了GH4169合金扩散连接区的热变形行为。结果表明,通过热变形可以有效消除GH4169合金扩散界面的“连接线”。扩散连接界面区的δ相演化情况受变形条件的影响。变形温度低于δ相的溶解温度时,残存球化的δ相阻碍再结晶形核晶粒的长大,影响后续再结晶过程,降低应变速率可以促进δ相的球化程度;变形温度高于δ相的溶解温度时,δ相溶解为再结晶提供额外的驱动力,再结晶程度显著提升。采用基于应变补偿的双曲正弦型Arrhenius本构方描述GH4169合金扩散连接区流变应力与变形条件间的关系,本构方程的计算值与实验值吻合较好。根据GH4169合金扩散连接区的动态模型构建热加工图,确定了最佳加工参数范围为:变形温度为1310~1333 K、应变速率为0.01~0.05 s^(-1)。 展开更多
关键词 GH4169合金 连接线 扩散连接区 热变形 Δ相 本构方程 热加工图
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MA-SPS法制备WTaCrVTi难熔高熵合金的组织结构与力学性能
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作者 陈时杰 张世荣 +1 位作者 薛丽红 严有为 《稀有金属材料与工程》 北大核心 2025年第9期2368-2376,共9页
采用机械合金化-放电等离子烧结(MA-SPS)法制备W_(23.5)Ta_(23.5)Cr_(23.5)V_(23.5)Ti_(6)难熔高熵合金,探索球磨时间对合金的元素分布及组织结构的影响。研究发现,经过40 h球磨后的粉末,颗粒尺寸大小一致,为3.65±1.91μm,并呈现... 采用机械合金化-放电等离子烧结(MA-SPS)法制备W_(23.5)Ta_(23.5)Cr_(23.5)V_(23.5)Ti_(6)难熔高熵合金,探索球磨时间对合金的元素分布及组织结构的影响。研究发现,经过40 h球磨后的粉末,颗粒尺寸大小一致,为3.65±1.91μm,并呈现等轴颗粒形貌,经1500℃的SPS烧结,得到了致密的、组织均匀的合金。其中bcc结构的WTaCrVTix固溶体连续分布,W、Ta、Cr和V的原子比接近等原子比;少量的Laves相弥散分布在基体中;fcc结构的TiO颗粒的平均尺寸为1.08±0.38μm,均匀分布在基体中。合金的室温/高温压缩屈服强度和显微硬度分别为2870、1954 MPa和873.4±7.6 HV。 展开更多
关键词 钨合金 机械合金化 放电等离子烧结 微观结构 力学性能
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高通量计算辅助镍基高温合金中Re、Ru元素的交互作用探究
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作者 吴佳奇 连利仙 +1 位作者 李雯静 刘颖 《稀有金属材料与工程》 北大核心 2025年第9期2273-2280,共8页
为探究Re、Ru元素之间复杂的交互作用机制,借助高通量计算建立了包含成分、微观组织参数、动力学参数、物性参数及宏观性能的数据集,有效降低了实验成本和时间。结果表明,Re、Ru的加入分别通过降低有效扩散系数和合金堆垛层错能以提高... 为探究Re、Ru元素之间复杂的交互作用机制,借助高通量计算建立了包含成分、微观组织参数、动力学参数、物性参数及宏观性能的数据集,有效降低了实验成本和时间。结果表明,Re、Ru的加入分别通过降低有效扩散系数和合金堆垛层错能以提高合金的蠕变寿命。Ru元素降低合金堆垛层错能、降低γ'相反相畴界能以及Ru的固溶强化作用共同影响合金的屈服强度,使屈服强度未发生显著变化。同时,在研究的4种合金体系中,Re元素显著促进tcp相析出,而Ru元素的加入并未对tcp相的析出起抑制或促进作用,并通过元素分配行为及镍基高温合金相稳定结构图分析Ru对tcp相的析出起抑制还是促进作用。 展开更多
关键词 镍基高温合金 Ru元素 Re元素 交互作用 高通量计算
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热暴露时效对DD6合金组织和强度的影响
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作者 崔文明 张晓辰 +4 位作者 王巍 李铸铁 王纪兴 张瑞 梁锡炳 《稀有金属材料与工程》 北大核心 2025年第8期2071-2078,共8页
对DD6镍基单晶高温合金进行热暴露时效处理获得不同程度的退化组织,研究组织退化演变机理以及对应剩余强度和断裂机理,并探讨组织退化损伤程度的参量表征方式,建立组织退化损伤程度与剩余强度间的量化映射关系。结果表明,在热暴露时效... 对DD6镍基单晶高温合金进行热暴露时效处理获得不同程度的退化组织,研究组织退化演变机理以及对应剩余强度和断裂机理,并探讨组织退化损伤程度的参量表征方式,建立组织退化损伤程度与剩余强度间的量化映射关系。结果表明,在热暴露时效过程中,γ′相按照Ostwald熟化机制回溶或长大,980℃下1190 h和1100℃下100 h后γ′相含量已基本达到热力平衡态,γ相和γ′相随着温度升高和时间延长继续粗化并趋于稳定,最终γ相宽度约400 nm和γ'相宽度约760 nm。在粗化的同时,DD6合金在内部γ/γ′相错配应力或外加应力作用下,组织发生筏化。粗化和筏化均降低了合金的强度。综合考虑粗化和筏化作用,本研究采用微观结构尺寸参量ωλ^(2)与剩余强度建立了良好的量化映射关系式,且该损伤量化表征方式不受合金初始态微观结构尺寸的约束。 展开更多
关键词 DD6合金 热暴露时效 组织退化 剩余强度 量化表征
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优质GH4738合金小变形条件下的组织演化
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作者 黄彬 荣义 +1 位作者 侯为学 张麦仓 《稀有金属材料与工程》 北大核心 2025年第8期2051-2061,共11页
以优质GH4738合金作为研究对象,分析了不同小变形条件下,初始晶粒尺寸、热变形参数对该合金流变特性的影响,并采用光学显微镜、电子背散射衍射、透射电镜分析了优质GH4738合金热变形态及亚固溶处理态显微组织变化及软化机理。结果表明,... 以优质GH4738合金作为研究对象,分析了不同小变形条件下,初始晶粒尺寸、热变形参数对该合金流变特性的影响,并采用光学显微镜、电子背散射衍射、透射电镜分析了优质GH4738合金热变形态及亚固溶处理态显微组织变化及软化机理。结果表明,在较低变形温度下流变应力与初始晶粒尺寸有着一定正相关性,随着变形温度的升高,初始晶粒尺寸的变化对流变应力影响变小;GH4738合金的动态再结晶体积分数对初始晶粒尺寸具有强烈的依赖性,变形温度的提高和工程应变量的增加均可以促进动态再结晶的发生。GH4738合金动态再结晶以晶界弓弯形核非连续动态再结晶机制为主,同时在动态再结晶及晶粒长大过程中,晶界处由于原子迁移发生小面化,产生类直角型台阶状的晶界。亚固溶处理过程中合金内部发生了静态再结晶,而且尚未完全回溶的强化相γ′促进再结晶形核,使得晶粒组织明显细化。 展开更多
关键词 GH4738合金 小变形 组织演变 亚固溶处理 晶粒异常长大
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Hf微合金化对K4800镍基高温合金氧化行为的影响
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作者 卢建强 王琳琳 +4 位作者 欧美琼 侯坤磊 王旻 王平 马颖澈 《稀有金属材料与工程》 北大核心 2025年第7期1873-1881,共9页
研究了Hf微合金化对K4800镍基高温合金高温氧化行为的影响。结果表明,K4800和K4800+0.25Hf 2种实验合金在800、850℃空气环境下恒温静态氧化过程中,氧化动力学曲线均符合抛物线规律,但是K4800+0.25Hf合金氧化初期的速率(800℃/20 h为0.0... 研究了Hf微合金化对K4800镍基高温合金高温氧化行为的影响。结果表明,K4800和K4800+0.25Hf 2种实验合金在800、850℃空气环境下恒温静态氧化过程中,氧化动力学曲线均符合抛物线规律,但是K4800+0.25Hf合金氧化初期的速率(800℃/20 h为0.026 g/m^(2)·h,850℃/20 h为0.061 g/m^(2)·h)低于K4800合金(800℃/20 h为0.041 g/m^(2)·h,850℃/20 h为0.066 g/m^(2)·h)。2种实验合金的氧化层均由外氧化层与内氧化层构成,外氧化层以致密的Cr_(2)O_(3)为主,并会在Cr_(2)O_(3)外氧化层表面形成少量块状TiO_(2),内氧化层主要包含树根状分布的Al_(2)O_(3)。但随着合金中Hf含量从0wt%增加到0.25wt%,800℃静态氧化1000 h后Cr_(2)O_(3)外氧化层平均厚度从2.71μm减小到2.17μm,850℃静态氧化1000 h后从5.83μm减小到4.09μm。EPMA分析结果表明,Hf使K4800合金内氧化层晶界形成HfO_(2),促使Al_(2)O_(3)在HfO_(2)周围形成并加速Al_(2)O_(3)的生长,晶界的Al_(2)O_(3)和HfO_(2)有利于降低Cr^(3+)向外扩散速率,延缓了Cr_(2)O_(3)氧化层厚度增加。因此,微量Hf添加有助于提高K4800合金的抗氧化性能。 展开更多
关键词 镍基高温合金 K4800合金 Hf微合金化 高温氧化行为
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K439B铸造高温合金双态型γ′相长期时效粗化行为研究
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作者 屈星海 高磊 +3 位作者 吴一栋 惠希东 肖程波 陈晶阳 《稀有金属材料与工程》 北大核心 2025年第2期490-496,共7页
以承温能力达800℃的K439B合金为研究对象,研究该合金标准热处理态组织中γ′相的形态,以及800℃下时效6000、7000、8000和10000 h过程中的γ′相演变规律和粗化行为。结果表明,合金标准热处理后枝晶干γ′相细小均匀,而枝晶间γ′相呈... 以承温能力达800℃的K439B合金为研究对象,研究该合金标准热处理态组织中γ′相的形态,以及800℃下时效6000、7000、8000和10000 h过程中的γ′相演变规律和粗化行为。结果表明,合金标准热处理后枝晶干γ′相细小均匀,而枝晶间γ′相呈现出大小两种形态。合金在长期时效后枝晶间区域仍然保留双态型γ′相。合金长期时效后γ′相由标准热处理态的球状逐渐向立方状转变,立方状γ′相获得了互相平行的边界,未出现筏排化现象。合金在长期时效过程中,γ′相尺寸增大,但体积分数变化不明显。γ′相尺寸随时效时长的变化同时符合Lifshitz-Slyozov-Wagner(LSW)和相界面扩散控制理论(TIDC)两种模型,其内在原因认为是由于元素在基体与界面的扩散速率相当。 展开更多
关键词 K439B镍基高温合金 长期时效 组织稳定性 γ′相
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典型镍基高温合金接近服役条件下的晶界宽化机理
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作者 马丹蕊 郭晶 张麦仓 《稀有金属材料与工程》 北大核心 2025年第4期964-974,共11页
本研究以2种高参数先进超超临界电站过热器及再热器管材备选材料(合金A、合金B)为研究对象,系统分析了2种镍基高温合金在长期时效过程中的局部晶界宽化现象、晶界宽化动力学及晶界宽化机理。结果表明,2种合金高温长时时效过程宽化晶界... 本研究以2种高参数先进超超临界电站过热器及再热器管材备选材料(合金A、合金B)为研究对象,系统分析了2种镍基高温合金在长期时效过程中的局部晶界宽化现象、晶界宽化动力学及晶界宽化机理。结果表明,2种合金高温长时时效过程宽化晶界区域内主要析出相为M_(23)C_(6)碳化物和晶界γ′相;2种合金宽化晶界随时效时间的演变遵循JMAK方程。长时时效过程2种合金晶界宽化分为3个阶段:阶段一,晶界附近M_(23)C_(6)碳化物回溶,导致晶界M_(23)C_(6)碳化物快速粗化,促使晶界发生迁移;阶段二,在晶界迁移后会析出新的M_(23)C_(6)碳化物,使得晶界区域M_(23)C_(6)碳化物呈多层排列,晶界宽度增加;阶段三,当碳化物粗化速率减慢,在M_(23)C_(6)/γ界面处会析出γ′相,晶界短路扩散,使得γ′相长大,晶界宽度进一步增加。 展开更多
关键词 镍基高温合金 长期时效 晶界宽化
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高性能稀土高温合金微观组织演化与1000℃力学性能研究
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作者 宋昊南 康茂东 王俊 《现代交通与冶金材料》 2025年第5期56-68,共13页
高温合金是航空发动机关键高温部件的核心材料,其性能提升需求迫切。研究表明稀土(RE)元素,如钇(Y),可显著提升铸造镍基高温合金性能,但其在高性能铸造高温合金中的具体强韧化机制、对微观组织演化和极端温度力学性能的影响尚不明确,制... 高温合金是航空发动机关键高温部件的核心材料,其性能提升需求迫切。研究表明稀土(RE)元素,如钇(Y),可显著提升铸造镍基高温合金性能,但其在高性能铸造高温合金中的具体强韧化机制、对微观组织演化和极端温度力学性能的影响尚不明确,制约了其工程应用。本研究选用一种高性能铸造镍基高温合金,通过熔模精密铸造制备了6组不同质量分数(1、 25、 61、 70、 130、 480 mg/kg)的Y试样。利用扫描电子显微镜(SEM)系统表征了微观组织,包括碳化物、γ′相形貌及富Y相析出。重点测试了1000℃下的高温拉伸性能,并结合电子背散射衍射(EBSD)分析了断口形貌与断裂模式。Y的质量分数能影响碳化物的形貌,在低-中Y质量分数的高温合金中,碳化物以草书状碳化物为主,当Y的质量分数为130 mg/kg时,块状碳化物比例显著增加。高性能稀土高温合金组织中γ′相占比大,其中颗粒状γ′相分布在枝晶干,花瓣状γ′相主要分布在枝晶间。随Y的质量分数增加,枝晶干区域的颗粒状γ′相尺寸持续减小,其中Y的质量分数为480 mg/kg的试样γ′相尺寸明显减小,相比1 mg/kg Y试样下降了50.6%,且形状由立方/圆形变为三角形。枝晶间花瓣状γ′相分布未见明显变化。仅在最高质量分数(480 mg/kg)的Y试样中观察到富Y相,分布在γ/γ′花瓣状共晶边缘和晶界边缘的碳化物附近。Y的质量分数对高性能高温合金高温拉伸性能影响较大,1000℃拉伸测试揭示,随着Y的质量分数增加,屈服强度呈现先略微下降后显著升高的趋势。其中Y的质量分数为70 mg/kg的合金屈服强度最高,达到360 MPa,伸长率为26.8%,相比Y的质量分数为1 mg/kg的合金提高了15%,伸长率提高了24.4%。分析认为,添加一定质量分数的稀土元素改善了碳化物形貌、减小γ′相尺寸,提高了高性能高温合金的抗拉性能。1000℃高温下稀土高温合金伸长率高,断口呈现脆性和塑性相结合的特征,断口裸露破碎的碳化物。EBSD分析显示,高性能高温合金晶粒粗大,直径超过500μm,具有弯曲晶界。断口区域主要为穿晶断裂,伴随部分沿晶断裂。断口处的变形集中在晶界处,屈服强度高的合金(Y的质量分数为70 mg/kg、480 mg/kg)晶内变形量低,推测合金的晶内强度可能是影响合金高温屈服强度的主要因素。 展开更多
关键词 镍基高温合金 稀土元素 微观组织 力学性能 强韧化机制
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涡轮叶片用合金材料的薄壁效应研究进展 被引量:1
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作者 陈家万 曹铁山 +2 位作者 胡叶兵 程从前 赵杰 《材料工程》 北大核心 2025年第6期52-61,共10页
近年来,随着航空航天技术的飞快发展,对发动机热效率和轻质化的要求越来越高,导致涡轮叶片的壁厚不断减小。然而,壁厚减小导致叶片用合金材料性能下降,即薄壁效应。因此,薄壁效应的研究对涡轮发动机安全稳定运行具有重要意义。但是,薄... 近年来,随着航空航天技术的飞快发展,对发动机热效率和轻质化的要求越来越高,导致涡轮叶片的壁厚不断减小。然而,壁厚减小导致叶片用合金材料性能下降,即薄壁效应。因此,薄壁效应的研究对涡轮发动机安全稳定运行具有重要意义。但是,薄壁效应产生的原因和规律十分复杂。基于此,本文综述了实验条件、材料的表面状态、涂层、多晶、单晶及合金的各向异性等方面对叶片用合金材料薄壁效应的影响规律,并根据薄壁效应的机理和模型,归纳了3种典型情况:氧化损伤模型、氧化-蠕变损伤模型和基于裂纹扩展的分析。由于氧化作用和硬脆相的存在,工件在服役过程中不可避免地产生裂纹,基于裂纹扩展分析表明裂纹扩展与薄壁效应有着明显的相关性,这为未来薄壁效应的研究提供了新思路。 展开更多
关键词 薄壁效应 涡轮叶片 镍基高温合金 蠕变
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离心铸造27Cr44Ni5W3Al+MA乙烯裂解炉管原始铸态组织研究
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作者 吴志刚 陈涛 刘春娇 《稀有金属材料与工程》 北大核心 2025年第4期937-944,共8页
为了探明离心铸造27Cr44Ni5W3Al+MA(微合金)乙烯裂解炉管的原始铸态组织,采用XRD、OM、SEM及TEM等对原始铸态炉管进行了相组成分析及显微组织表征。结果表明:炉管原始铸态组织主要为奥氏体基体(γ相)和晶界鱼骨状复相碳化物,其中复相碳... 为了探明离心铸造27Cr44Ni5W3Al+MA(微合金)乙烯裂解炉管的原始铸态组织,采用XRD、OM、SEM及TEM等对原始铸态炉管进行了相组成分析及显微组织表征。结果表明:炉管原始铸态组织主要为奥氏体基体(γ相)和晶界鱼骨状复相碳化物,其中复相碳化物内部为片层状M_(7)C_(3),边缘为块状M_(23)C_(6)。此外,还观察到2种形态的Ni_(3)Al(γ′相),分别为在M_(23)C_(6)与基体交界处附近弥散分布的颗粒状及与M_(23)C_(6)相邻的块状。γ相与M_(23)C_(6)及颗粒状γ′相之间均存在立方-立方的位向关系([101]_(γ)∥[101]_(M_(23)C_(6)),(111)_(γ)∥(111)_(M_(23)C_(6)),(111)_(γ)∥(111)_(M_(23)C_(6));[112]_(γ)∥[112]_(M_(23)C_(6)),(111)_(γ)∥(111)_(M_(23)C_(6)),(220)_(γ)∥(220)_(M_(23)C_(6))。[101]_(γ)∥[101]_(γ′),(111)_(γ)∥(111)_(γ′),(111)_(γ)∥(111)_(γ′);[112]_(γ)∥[112]_(γ′),(111)_(γ)∥(111)_(γ′),(220)_(γ)∥(220)_(γ′))。此外,原始铸态组织中还观察到大量的位错,在远离M_(23)C_(6)的区域分布较为稀疏,在M_(23)C_(6)附近分布较为密集。探讨了离心铸造过程中γ′相和M_(23)C_(6)的析出机理,合金中W元素降低M_(23)C_(6)与γ相的错配度,促进M_(23)C_(6)的析出,M_(23)C_(6)和γ′相的成分存在互补性,M_(23)C_(6)的析出进一步促进γ′相的析出。 展开更多
关键词 乙烯裂解炉管 27Cr44Ni5W3Al+MA 铸态组织 碳化物 析出机制
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热轧GH4141高温合金热变形行为及动态再结晶规律
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作者 张献光 裴逸武 +6 位作者 周扬 陈佳俊 肖东平 唐平梅 付建辉 闫建昊 张健 《稀有金属材料与工程》 北大核心 2025年第2期505-516,共12页
GH4141镍基高温合金是制作涡轮盘、紧固件和发动机机匣的关键材料,通常采用传统铸-锻/轧工艺生产制备。本研究以热轧开坯态GH4141合金的热加工行为为研究对象,通过Gleeble热压缩实验,研究了热轧态GH4141合金在变形温度为1050~1150℃和... GH4141镍基高温合金是制作涡轮盘、紧固件和发动机机匣的关键材料,通常采用传统铸-锻/轧工艺生产制备。本研究以热轧开坯态GH4141合金的热加工行为为研究对象,通过Gleeble热压缩实验,研究了热轧态GH4141合金在变形温度为1050~1150℃和应变速率为0.01~1.0 s^(-1)条件下的热变形行为,并构建了热轧态GH4141合金的热变形本构方程。同时,分析了不同变形量条件下的微观组织演变行为,阐明了热变形过程动态再结晶规律,构建了热轧态GH4141合金热变形过程动态再结晶模型,可实现热变形动态再结晶分数的准确预测。结果表明,动态再结晶分数随着变形温度的提高、应变速率的减小或变形量的增大而增加,从动态再结晶完成程度考虑,较优的热变形条件为:热变形温度1150℃,应变速率0.01~0.1 s^(-1)。 展开更多
关键词 GH4141高温合金 热轧态 热变形 本构模型 动态再结晶
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