高温合金专刊2017-2018

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本辑高温合金虚拟专刊共收录了2017年和2018年《金属学报》发表的21篇文章,文章内容涵盖高温合金的制备技术、组织和性能及其发展现状,基本反映了我国高温合金研究领域的主要成果。欢迎阅读、引用和转发!

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1. W对第三代镍基单晶高温合金组织稳定性的影响
王博,张军,潘雪娇,黄太文,刘林,傅恒志
金属学报    2017, 53 (3): 298-306.   doi:10.11900/0412.1961.2016.00379
摘要14)   HTML2)    PDF (6712KB)(931)   

通过对3种不同W含量(6%、7%、8%,质量分数)的第三代镍基单晶高温合金铸态、热处理态和热暴露后的组织观察和成分分析,研究了W对元素偏析、热处理组织及热暴露过程中组织演化的影响。结果表明:W含量的提高对合金元素的铸态偏析、完全热处理后的γ′相形貌、尺寸和体积分数均无明显影响。在950 ℃热暴露过程中,W含量的提高抑制了γ′相的粗化,但加速了γ′相的连接变形。3种合金在热暴露过程中析出的TCP相主要为μ相和σ相,且TCP相析出量随W含量的增加而缓慢增大。此外,3种合金在1000 ℃热暴露时TCP相析出量最大,在950 ℃热暴露时次之,在1050 ℃热暴露时析出量最小。

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2. Ru对一种高Cr镍基单晶高温合金凝固组织的影响
宁礼奎,佟健,刘恩泽,谭政,纪慧思,郑志
金属学报    2017, 53 (4): 423-432.   doi:10.11900/0412.1961.2016.00291
摘要44)   HTML3)    PDF (10721KB)(1150)   

以一种新型高Cr镍基单晶高温合金为基础,调整Ru的添加量,通过对3种不同Ru含量合金铸态组织的观察,研究了Ru对合金相析出特征与元素分布规律的影响。结果表明,随着Ru含量(0、1.5%、3%,质量分数)的增加,合金一次枝晶间距与二次枝晶间距逐渐减小,(γ+γ′)共晶含量先增后降,γ′相尺寸逐渐变小;3%的Ru添加使合金凝固组织中析出β-NiAl相,该相除Ni、Al基本组成元素外,还包含一定量的Cr、Co和Ru;Ru对合金中其它元素具有典型的“逆分配”作用,β-NiAl相的析出降低了Ru对其它元素“逆分配”的影响程度;Ru提高了正偏析元素Ta、Al和负偏析元素Re的偏析程度,降低了正偏析元素Mo、Cr的偏析程度。

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3. 低偏析技术的发展
张玉妥,陈波,刘奎,李殿中,李依依
金属学报    2017, 53 (5): 559-566.   doi:10.11900/0412.1961.2016.00312
录用日期: 2017-03-15

摘要39)   HTML5)    PDF (6319KB)(865)   

师昌绪先生领导的铸造高温合金团队80年代初开始了低偏析技术的研究。将低偏析技术扩展应用到火电大轴用30Cr2Ni4MoV钢、核电蒸发器传热管用690合金以及核燃料用铀合金。通过解剖3支百吨常压电弧炉熔炼的30Cr2Ni4MoV钢锭,发现控制微量元素O、Al含量可以显著减少偏析。研究了690合金、U-6Nb合金与高碳铀的凝固行为,S、N扩大了690合金的凝固温度区间,并且S的影响大于N的影响;通过控制微量元素S、N含量可使690合金组织中成分均匀。在具有放射性元素的U-6Nb合金和高碳铀中,计算了U-6Nb的凝固温度区间为183 ℃;在高碳铀中,当C含量由0.01%增加到0.03%时,其凝固温度区间由40 ℃增加到了75 ℃;C扩大了高碳铀的凝固温度区间。U-6Nb合金和高碳铀的凝固偏析严重,采用低偏析技术控制U-6Nb合金中的C、N、O含量及高碳铀中C、O含量,达到了减轻凝固偏析的效果,表明低偏析技术具有普适性。

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4. 一种高硼定向凝固合金的初熔行为及其对力学性能的影响
张洪伟,秦学智,李小武,周兰章
金属学报    2017, 53 (6): 684-694.   doi:10.11900/0412.1961.2016.00495
录用日期: 2017-04-01

摘要79)   HTML14)    PDF (19817KB)(646)   

系统研究了高硼DZ444定向凝固合金的初熔行为及其对力学性能的影响。结果表明,在铸态合金中,枝晶间包含大量γ/γ′共晶、MC碳化物和由硼化物、Ni5Hf及η相组成的“团聚相”。在固溶处理期间,团聚相周围受硼化物显著影响的γ基体首先发生初熔。硼化物不是初熔的形核点,但是对初熔的形成具有关键作用。较高的B含量,使得合金具有较低的初熔温度,介于1160~1170 ℃之间,明显低于正常合金。提升温度或延长保温时间,初熔现象变得更加严重。采用水淬方式,初熔倾向于凝固为典型的γ枝晶和大量细小的沉淀相颗粒;而采用空冷方式时,初熔依次凝固为团聚相、γ基体和γ/γ′共晶相,团聚相形貌与铸态时没有明显差异。完整热处理时,固溶温度由1210 ℃提升到1230 ℃,初熔略微增加,而当温度达1250 ℃时,初熔区尺寸和面积分数剧烈增大,对合金造成严重破坏。由于温度较低,合金的高、低温时效对初熔组织影响不是很大。随着初熔区尺寸和面积分数增加,初熔区消耗了大量的固溶强化元素,同时初熔区内部易萌生大量微裂纹,从而使合金的拉伸性能稍有下降,持久性能显著降低。

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5. 形变诱导GH3625合金热挤压管材δ相的析出行为
丁雨田,高钰璧,豆正义,高鑫,刘德学,贾智
金属学报    2017, 53 (6): 695-702.   doi:10.11900/0412.1961.2016.00508
录用日期: 2017-02-17

摘要46)   HTML0)    PDF (6704KB)(1007)   

采用XRD、SEM、EDS和Image-Pro Plus金相分析等方法测定了GH3625合金热挤压管材在不同冷变形量ε下经过800 ℃时效后δ相的析出含量,研究了冷变形对δ相的析出规律及析出动力学的影响。结果表明,δ相首先在形变孪晶界、晶界以及变形带上形核并析出,随后在晶内形核长大,并且随冷变形量的增加,δ相在变形带上析出量增加;随冷变形量的增加,δ相的形貌从针状向棒状或颗粒状转变;随着时效时间的延长,δ相的平均尺寸不断增大,长大规律符合LSW理论。当时效温度为800 ℃时,δ相的析出含量与时效时间的关系满足Avrami方程,且随冷变形量的增加,δ相的含量增加,时间指数n减小,δ相析出速率α增加,冷变形促进δ相的析出。Nb的溶质拖曳与δ相的钉扎共同作用抑制晶粒长大。ε=35%时,合金的硬度随保温时间的延长而增加,ε≥50%时硬度未发生明显变化。

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6. 重熔工艺对K452合金高温拉伸性能的影响
杨金侠,徐福涛,周动林,孙元,侯星宇,崔传勇
金属学报    2017, 53 (6): 703-708.   doi:10.11900/0412.1961.2016.00286
录用日期: 2017-03-16

摘要37)   HTML3)    PDF (3849KB)(2101)   

采用不同重熔工艺制备K452合金试样, 测试试样在900 ℃下的拉伸性能。结果表明:当浇注温度为1430 ℃时, 试样的抗拉强度从410 MPa变化到 510 MPa,延伸率从 3.5% 变化到 22.0%,实验数据较分散;试样中O和N平均含量较高,尤其N含量达0.0028%之多;断口上存在大量疏松。当浇注温度提高到1500 ℃时,拉伸性能得到提高,试样中O和N的平均含量有所降低,断口上疏松减少。当合金经过1590 ℃保温5 min的高温净化处理,浇注温度仍为1500 ℃时,试样的拉伸性能大幅度提高,O和N的平均含量明显降低,断口上没有观察到疏松,实验数据具有较好的一致性。

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7. 晶界氧化对GH4738高温合金疲劳裂纹扩展的作用
徐超, 佴启亮, 姚志浩, 江河, 董建新
金属学报    2017, 53 (11): 1453-1460.   doi:10.11900/0412.1961.2017.00169
录用日期: 2017-08-30

摘要47)   HTML2)    PDF (10423KB)(512)   

测定了GH4738合金在650、700、750及800 ℃空气环境下的疲劳裂纹扩展速率da/dNK曲线及疲劳裂纹扩展寿命a-N曲线,得出了温度对合金疲劳裂纹扩展的影响规律,并结合组织性能、疲劳特征、高温及室温下晶界氧化情况等分析了温度对合金疲劳裂纹扩展的影响。结果表明,随着温度升高,GH4738合金的疲劳裂纹扩展速率(FCGR)增加,合金的断裂方式由沿晶和穿晶混合型断裂向完全沿晶断裂转变;在初始应力强度因子幅度ΔK为40 MPam1/2、晶粒尺寸为30~40 μm时,合金的疲劳裂纹扩展寿命在650~700 ℃内显著下降,存在一个温度敏感区间,其原因并不是材料的组织和力学性能的变化,主要是高温下的氧化作用所致;O通过裂纹尖端、滑移带间接进入晶界或O直接渗入晶界的方式,与晶界处的活性元素Co、Ti、Al反应生成脆性氧化物,从而降低了晶界强度,使合金的抗疲劳性能显著下降。

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8. 镍基粉末高温合金热加工变形过程中显微组织不稳定性对热塑性的影响
张明, 刘国权, 胡本芙
金属学报    2017, 53 (11): 1469-1477.   doi:10.11900/0412.1961.2017.00172
录用日期: 2017-09-19

摘要49)   HTML1)    PDF (11463KB)(467)   

采用单轴热压缩实验,研究了热等静压态镍基粉末高温合金FGH98的热加工变形行为。观察了形变过程中的合金组织演变,分析了显微组织不稳定性对热塑性的影响。热压缩实验在等温、恒应变速率下进行,真应变分别为0.2、0.4和0.6,温度分别为1060、1105、1138和1165 ℃,应变速率分别为0.01、0.1、1和10 s-1。结果表明,随着真应变的增加,合金的真应力-真应变曲线上出现硬化-软化-稳态流变阶段。在低于γ′相完全溶解温度、合金处在稳态流变或高应变条件下时,发生应变诱发动态再结晶并形成特殊形态的γ+γ′显微双相晶粒组织。晶粒尺寸细小,达到1.2~6.8 μm,合金显示良好的热塑性。分析了变形过程中晶粒尺寸和流变应力的变化和γ+γ′显微双相晶粒组织形成机理,并对热加工过程中显微组织调控的可能性进行讨论。

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9. CM247LC单晶高温合金中MC碳化物对γ/γ′共晶反应的影响
马德新, 王富, 温序晖, 孙德建, 刘林
金属学报    2017, 53 (12): 1603-1610.   doi:10.11900/0412.1961.2017.00110
录用日期: 2017-08-29

摘要64)   HTML4)    PDF (4776KB)(829)   

在0.2 mm/min的抽拉速率下对高温合金CM247LC进行了单晶定向凝固实验,观察分析了水淬的糊状区内的组织。结果显示,合金凝固时首先形成γ枝晶,然后初生MC碳化物在γ枝晶尖端稍后的位置开始形成,γ/γ′共晶在凝固最后阶段析出。值得注意的是,γ/γ′共晶反应是以化学成分和晶体结构都完全不同的MC碳化物作为异质形核核心,而不是依附在形核条件更好的γ相上。检测结果表明,在MC碳化物基底上形成的γ/γ′共晶体具有杂乱的晶体取向,与单晶γ相基体的取向完全不同,说明宏观上为单晶体的高温合金铸件实际上可能含有许多微小杂晶晶粒,使得铸件的单晶性受到影响。

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10. 静磁场对新型Co-Al-W基高温合金定向凝固组织的影响
余建波, 侯渊, 张超, 杨志彬, 王江, 任忠鸣
金属学报    2017, 53 (12): 1620-1626.   doi:10.11900/0412.1961.2017.00165
录用日期: 2017-07-21

摘要45)   HTML0)    PDF (10971KB)(562)   

以新型Co-Al-W基高温合金为基础,进行了外加静磁场下定向凝固实验,考察了不同磁场强度对凝固组织形貌和偏析的影响。结果显示:在抽拉速率为5 μm/s时,施加纵向强磁场,诱发熔体流动,造成界面失稳,形成“斑状”偏析和游离碎晶;磁场不变(2 T),进一步增加抽拉速率时,边部的游离碎晶和“斑状”偏析组织减少,凝固界面变得平直;施加横向磁场时,诱发更强的界面前沿流动,偏析加剧,碎晶增多;增加偏析合金元素Ta时,偏析进一步加剧,造成过冷形核,诱发柱状晶向等轴晶转变(CET)。磁场下热电磁对流形成偏析,是造成CET的根本原因。

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11. Inconel 740H合金原位高温拉伸微裂纹萌生扩展研究
王晋, 张跃飞, 马晋遥, 李吉学, 张泽
金属学报    2017, 53 (12): 1627-1635.   doi:10.11900/0412.1961.2017.00218
录用日期: 2017-10-19

摘要89)   HTML6)    PDF (10394KB)(682)   

利用自主研发的SEM原位高温拉伸台,研究了750 ℃高温条件下镍基高温合金Inconel 740H单轴拉伸变形过程中微观组织演变规律及微裂纹萌生与扩展机制。结果表明,在室温和高温条件下,Inconel 740H合金变形过程中晶界是主要的裂纹萌生源,但是在室温时微裂纹也会在晶内萌生。通过对原位变形机制的分析表明,750 ℃高温不仅降低了滑移系的开启能量,使更多的滑移系容易开动,而且弱化了晶界强度,使晶界具有弯曲和滑移的变形特性,从而增强了合金的塑性协调变形能力,但是却降低了合金的屈服强度和抗拉强度,高温同时也使合金晶界的相对强度弱化,导致微裂纹更易从晶界处萌生并扩展。

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12. 镍基变形高温合金动态软化行为与组织演变规律研究
王涛, 万志鹏, 孙宇, 李钊, 张勇, 胡连喜
金属学报    2018, 54 (1): 83-92.   doi:10.11900/0412.1961.2017.00241
录用日期: 2017-11-21

摘要44)   HTML6)    PDF (945KB)(563)   

采用Gleeble3500D热模拟试验机研究了GH4720Li合金的高温热变形行为,分析了不同热压缩工艺条件下流变力学曲线特征,建立了表征材料流变力学特征的包含应变参量的双曲正弦型Arrhenius本构关系模型以及BP人工神经网络模型,并通过对材料热变形组织的表征,揭示了GH4720Li合金高温变形过程中的动态再结晶形核机制。结果表明,包含应变参量的双曲正弦型Arrhenius本构关系模型预测精度较差,而BP人工神经网络模型能很好地表征GH4720Li合金热变形过程中的流变力学行为,模型预测值与实验值的平均相对误差仅为0.814%。组织分析结果表明,GH4720Li合金在1140 ℃条件下动态再结晶的主要形核机制为非连续动态再结晶,变形晶粒的晶界为再结晶晶粒提供形核位置。

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13. GH536高温合金选区激光熔化温度场和残余应力的有限元模拟
文舒, 董安平, 陆燕玲, 祝国梁, 疏达, 孙宝德
金属学报    2018, 54 (3): 393-403.   doi:10.11900/0412.1961.2017.00284
录用日期: 2017-12-22

摘要68)   HTML9)    PDF (4416KB)(1037)   

计算了GH536高温合金选区激光熔化(SLM)过程中熔池区域的温度场变化和凝固后残余应力分布。计算采用复合Gauss热源研究激光光学穿透深度的影响规律,通过研究材料属性随温度的变化关系实现粉层、熔池及固态金属的转化。实验结果表明,Gauss热源模型能够较好地模拟SLM过程中的温度场分布以及凝固后的残余应力。模拟结果显示,随着激光功率的增大,熔池宽度、深度和长度均相应增大,凝固速率减小;随着扫描速率增大,熔池宽度和深度减小,长度不变,凝固速率增大。计算结果表明,单层选区激光熔化的零件表面存在较大的拉应力,随着深度增大,拉应力迅速减小转为压应力。

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14. 低偏析异质籽晶制备单晶高温合金的籽晶熔合区形成机制研究
郭静, 李金国, 刘纪德, 黄举, 孟祥斌, 孙晓峰
金属学报    2018, 54 (3): 419-427.   doi:10.11900/0412.1961.2017.00144
录用日期: 2017-10-31

摘要56)   HTML2)    PDF (8368KB)(401)   

采用低偏析异质籽晶法研究了定向凝固制备单晶高温合金时籽晶熔合区的形成机制,利用SEM和EPMA对籽晶熔合区的组织以及元素分布进行分析。结果表明,籽晶回熔平衡界面前沿存在一个无微观偏析的熔合区,该区域是凝固界面发生平面状-胞状失稳转变的过渡区。增加籽晶材料中W含量或提高定向凝固速率均会促进凝固界面的平面状-胞状失稳转变,且凝固速率的影响更显著。相比于传统籽晶法,低偏析异质籽晶熔合区内的平界面凝固能有效避免籽晶回熔界面的枝晶熔断和成分过冷导致的杂晶形核,从而提高单晶的引晶生长成功率。

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15. 定向凝固镍基高温合金DZ466表面CoAl涂层的氧化及组织演变
任维鹏, 李青, 黄强, 肖程波, 何利民
金属学报    2018, 54 (4): 566-574.   doi:10.11900/0412.1961.2017.00240
录用日期: 2017-12-14

摘要39)   HTML7)    PDF (4959KB)(521)   

采用低压化学气相沉积法(LP-CVD)在定向凝固镍基高温合金DZ466表面制备CoAl涂层,通过900 ℃下约5000 h恒温热暴露实验,研究了DZ466合金及其表面CoAl涂层的高温氧化行为和内部组织演变。结果表明,由于CoAl涂层Al含量较高,促进了表面Al2O3的形成,改善了DZ466合金900 ℃抗氧化性能。揭示了热暴露过程中CoAl涂层基体相及析出相的演变规律,涂层的基体相由β-NiAl/CoAl相逐渐转化为γ'-Ni3Al相,涂层与基体合金间的元素互扩散促使基体相转变优先在靠近基体合金侧进行。热暴露后,CoAl涂层中间层中析出α-Cr相,α-Cr相倾向于在碳化物附近形核并依附于碳化物生长。涂层内层中有针状TCP相(μ相)析出,μ相的整齐排列形态与γ/γ'的立方化组织密切相关。涂层内部组织演变存在遗传效应。

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16. 基于团簇模型设计的镍基单晶高温合金(Ni, Co)-Al-(Ta, Ti)-(Cr, Mo, W)及其在900 ℃下1000 h的长期时效行为
张宇, 王清, 董红刚, 董闯, 张洪宇, 孙晓峰
金属学报    2018, 54 (4): 591-602.   doi:10.11900/0412.1961.2017.00334
录用日期: 2018-01-22

摘要50)   HTML1)    PDF (6577KB)(345)   

基于团簇加连接原子模型,通过Ta-Ti和Ni-Co互换对第一代镍基单晶高温合金进行成分设计,并对所设计的A组和B组成分系列进行选晶法单晶制备、初熔温度测试、标准热处理和900 ℃、1000 h长期时效。其中,A组为[Al-Ni11Co1](Al1TaxTi0.5-xCr1W0.25Mo0.25),x=0、0.25和0.5 (对应Ta和Ti的质量分数分别为0Ta-2.65Ti、4.82Ta-1.26Ti和9.32Ta-0Ti);B组为[Al-Ni12-yCoy](Al1Ta0.25Ti0.25Cr1W0.25Mo0.25),y=1.5、1.75、2和2.5 (对应的Co质量分数分别为9.43Co、11Co、12.57Co和15.71Co)。在A组合金中,随Ta的增加(Ti的降低),初熔温度升高,均超过1330 ℃,其中9.32Ta-0Ti最高,在1335~1340 ℃之间;标准热处理后γ/γ′负错配度从-0.262%减小到-0.247%;长期时效中γ′的粗化得到抑制,9.32Ta-0Ti的粗化速率最低 (K=5.6×10-5 μm3/h)。对于B组合金,Co含量变化未明显改变初熔温度和长期时效γ′粗化速率,但初熔温度同样超过1330 ℃,Co作用主要体现在提高标准热处理后的γ′体积分数(约69%)和减小γ′尺寸(约0.55 μm)。2组合金的粗化速率均接近三代单晶合金水平(K≈(2.08~3.82)×10-5 μm3/h)。

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17. 高梯度定向凝固技术及其在高温合金制备中的应用
刘林, 孙德建, 黄太文, 张琰斌, 李亚峰, 张军, 傅恒志
金属学报    2018, 54 (5): 615-626.   doi:10.11900/0412.1961.2018.00075
摘要93)   HTML9)    PDF (5357KB)(1067)   

工业燃机用大型复杂定向或单晶叶片制备的需求,对传统的高速凝固(HRS)定向凝固技术提出了挑战,以液态金属冷却法(LMC)为代表的高梯度定向凝固技术迎来了发展机遇。本文总结分析了高梯度定向凝固技术的工作原理、所制备铸件的组织特点、以及其对凝固缺陷、固溶热处理、力学性能的影响。高梯度定向凝固技术提高了铸件内的温度梯度和冷却速率,因而能够显著减小一次及二次枝晶间距、碳化物、共晶和铸态孔洞尺寸,降低了共晶和铸态孔洞的含量;并降低了热处理过程中固溶孔的含量和元素的残余偏析;该技术还有效抑制雀斑缺陷,提高杂晶形成的临界抽拉速率,减小晶粒取向偏离。高梯度定向凝固技术能够显著提高高温合金的持久性能,但对于单晶合金在高温下提高幅度较小,低周与高周疲劳性能均明显提高,且降低了数据分散度,但在氧化条件下改善幅度减小。

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18. 电磁场对镍基单晶高温合金组织的影响
刘承林, 苏海军, 张军, 黄太文, 刘林, 傅恒志
金属学报    2018, 54 (10): 1428-1434.   doi:10.11900/0412.1961.2017.00539
录用日期: 2018-05-08

摘要36)   HTML0)    PDF (6616KB)(454)   

利用定向凝固技术,通过改变石墨套厚度获得不同强度的磁场,研究了通电感应线圈产生的磁场对DD90单晶高温合金凝固组织的影响规律,同时结合Ansys有限元分析对合金熔体内磁场、流场分布进行了模拟。结果表明:当石墨套厚度为10~30 mm时,单晶性保持完好;随石墨套厚度的增加一次枝晶间距变大,二次枝晶间距变化规律与之相反,铸态组织析出相γ′的尺寸、共晶组织含量明显增加,元素偏析增大。合金熔体内磁场、流场的Ansys有限元模拟表明,随石墨套厚度的增加,熔体内磁场强度、流速均逐渐减弱。在此基础上,从磁场作用下热电磁对流和熔体流动的角度对结果进行了分析和讨论。

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19. 高温合金中硼化物精细结构的高空间分辨电子显微学研究
马秀良, 胡肖兵
金属学报    2018, 54 (11): 1503-1524.   doi:10.11900/0412.1961.2018.00342
录用日期: 2018-08-21

摘要60)   HTML3)    PDF (25525KB)(574)   

为了提高高温服役性能,微量元素B被广泛加入到几乎所有的商用高温合金中。研究人员普遍认为B倾向于在晶界偏析,这种偏析有助于抑制高温下晶界的迁移。B在高温合金中有2种存在形式,一种是以固溶形式存在,另一种是以硼化物析出相的形式出现。B在高温合金中的固溶度非常低,故在高温服役过程中会析出多种硼化物,如M2B、M3B2M5B3。尽管这些硼化物在高温合金中普遍存在,但人们对于其认识仍停留在形貌特征等相对宏观的尺度上。而基于这些析出相精细结构的深入认识有助于人们优化材料设计及合理的阐述结构-性能关系。近年来,基于像差校正电子显微技术,本课题组利用多种先进的电子显微学方法在原子尺度上对以上3种硼化物进行了系统的微结构解析。本文概述了硼化物的研究现状,系统介绍了对硼化物结构与缺陷的新认识,并展望了相关研究趋势。

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20. 铸造高温合金研发中的应用基础研究
张健, 楼琅洪
金属学报    2018, 54 (11): 1637-1652.   doi:10.11900/0412.1961.2018.00371
录用日期: 2018-09-18

摘要72)   HTML6)    PDF (5240KB)(901)   

铸造高温合金应用于制造航空、航天、能源等领域高端装备的核心热部件,其研发涉及多种材料、多个学科,先进铸造高温合金材料的应用水平(技术成熟度)也是国家工业基础的重要体现。近年来在需求牵引下,我国铸造高温合金材料和精密铸件的研发取得了显著进展,但也在工程应用中不断暴露问题,技术成熟度偏低,与国际先进水平仍有较大差距。本文结合近年来本课题组承担的材料及铸件研制任务,从先进定向和单晶高温合金材料研制、复杂铸件研制、叶片的服役行为等方面,介绍了相关应用基础研究在高温合金研制任务中发挥的重要作用。

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21. Inconel 718变形高温合金热加工组织演变与发展趋势
刘永长, 张宏军, 郭倩颖, 周晓胜, 马宗青, 黄远, 李会军
金属学报    2018, 54 (11): 1653-1664.   doi:10.11900/0412.1961.2018.00340
录用日期: 2018-08-24

摘要175)   HTML21)    PDF (7140KB)(981)   

本文首先针对Inconel 718合金的锻造工艺过程,较为系统地阐述了合金高温变形时的再结晶机制、晶粒长大、δ相形态控制以及存在的残余应力问题。基于选区激光熔化技术在航空发动机材料增材制造领域的潜在优势和应用前景,分析了选区激光熔化技术制造Inconel 718合金凝固组织和性能的各向异性,探讨了热处理工艺在消除有害相、改变组织结构及力学行为等方面的重要作用和局限性。结合高温服役过程的组织演变,分析了Inconel 718合金变形时涉及位错滑移、孪生、γ″相剪切方式的变形机制。最后,介绍了通过调整Inconel 718合金成分来改变强化相结构,从而进一步提高变形高温合金服役温度的有效尝试(如Allvac 718Plus合金的服役温度提高了55 ℃),指出了通过成分调整来获得热稳定性优异的γ″-γ'复合析出结构是新型变形镍基高温合金的重要发展方向。

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