镍基高温合金

摘要： 对比了机械加工和电解加工对GH4169G高温合金表面完整性和力学性能的影响。结果显示,经过电解加工的GH4169G高温合金表面不存在明显的晶粒细化或破碎的变形层,其在深度方向的表面残余应力变化幅度较小,基本保持在100 MPa以内。电解加工试样的高温持久性能与机械加工试样相当,前者的室温振动疲劳寿命低于后者,可能与电解加工试样的表面粗糙度较高有关,但都在同一数量级。

摘要： 高焊接热裂纹敏感性是制约新一代合金材料在航空航天领域推广应用的技术瓶颈。本文分别从焊接热裂纹的产生机理和各类合金裂纹敏感性实验的角度梳理该方向的研究进展。焊接热裂纹主要包括凝固裂纹(在焊缝内部产生)和液化裂纹(在焊缝与部分熔化区交界处产生)。影响焊接热裂纹产生的因素包括材料成分、焊接热循环以及接头热应力。在梳理焊接热裂纹机理研究的基础上,分别总结了铝合金、镁合金、先进高强钢以及镍基合金焊接热裂纹的实验研究进展。建立考虑复杂多组元以及结晶形态对裂纹敏感性影响的量化判据,是该领域未来的重要发展方向。针对母材和焊材进行成分优化、添加形核剂或实施辅助工艺措施,是工程应用领域抑制热裂纹缺陷的有效方法。开展焊接热裂纹产生机理及其抑制方法研究,有助于突破新一代合金材料加工技术瓶颈,推进其在航空航天领域的应用。

摘要： 超级奥氏体不锈钢254SMo因其良好的抗点蚀和晶间腐蚀能力被广泛应用于化工等产业。针对254SMo焊接接头存在力学性能和耐腐蚀性能降低的情况,采用1150°C固溶处理方法改善其性能。采用GTAW焊接254SMo,并通过试验对比分析焊接接头在焊态和固溶处理状态下的力学性能、冲击韧性及耐腐蚀性能。结果表明:经1150°C固溶处理后,焊缝区粗大的柱状晶组织消失,热影响区等轴晶出现较大的孪晶组织;固溶处理后的焊缝、热影响区的硬度值显著降低,母材硬度值下降较小,热影响区平均硬度降低12%,焊缝平均硬度降低24%;焊接接头的抗拉强度略微降低,但-196°C条件下的冲击韧性明显增加,其中焊缝由132 J增加到161 J,热影响区由102 J增加到164 J;固溶处理消除了热影响区晶界析出相,使晶间贫Cr缓解,从而显著提升了焊接接头的耐腐蚀性能。

摘要： 研究使用不同的中间层瞬时液相连接两种异种高温合金的适用性。在1100°C、不同时间下瞬时液相连接GTD-111/IN-718体系,研究BNi-2、BNi-3和BNi-9三种类型的中间层对该体系显微组织和力学性能的影响。采用场发射扫描电子显微镜和能量色散光谱技术,研究接头区域的成分变化和显微组织。结果表明,非热凝固区Ni_(3)B的形成受B含量控制,相应地,Ni_(3)Si的形貌受Si含量控制。Cr含量可能会阻碍B从中间层向母材迁移,非热凝固区内Cr B的形成主要受Cr含量的影响。硼化物如镍或铬硼化物基体的形成,使共晶化合物具有高的显微硬度。与使用BNi-3和BNi-2中间层的合金接头相比,等温凝固结束后,使用BNi-9中间层的合金接头其剪切强度更低,这可能与金属焊料成分中不含Si和BNi-9中含Cr有关。

摘要： 随着我国航空航天事业的快速发展,航空航天领域所用的镍基高温合金需求急剧增长。GH4099是一种典型的时效强化型镍基高温合金,是航空发动机上的关键材料。本文介绍了镍基高温合金GH4099生产研发的现状,从化学成分、显微组织、强化机制、性能特点、制备工艺和应用领域等方面总结了GH4099的研究现状。此外,阐释了GH4099合金的研究热点与关键技术,并对GH4099合金的下一步研究方向和趋势进行了说明。

摘要： 为解决切削高温合金材料刀具磨损问题,需要更深层次地探究刀具磨损性能。基于Archard刀具磨损理论,提出以粘结磨损为主的磨损率公式,利用Deform三维仿真软件建立刀具磨损模型,通过仿真数据计算在不同切削参数下的刀具磨损率,并通过试验验证该模型的准确性。结果发现,车削GH4169镍基高温合金时经历了初期磨损阶段(0~154μm),正常磨损阶段(154~254μm)以及急剧磨损阶段(254~301μm)三个刀具磨损阶段;利用该模型计算得到的仿真刀具磨损率相较于试验值,准确率达80%以上,但整体而言试验值偏大;刀具磨损率影响程度由大到小依次是进给量>切削速度>切削深度,并通过试验验证此规律的准确性。

摘要： 本文选用电感耦合等离子体发射光谱法(ICP-AES法)对镍基高温合金中高铬、铁含量进行测量。对分析谱线进行了优选,进行了镍基体影响试验,通过标准物质对方法的准确性和重复性进行了验证,同时对方法的不确定度进行了评价。当称样量为0.1g(准确至0.0001g)时,铬元素的测定范围在10.0%~40.0%,铁元素的测定范围在1.0%~15.0%,方法的相对标准偏差(RSD n=6)小于1%,相对标准不确定度小于5%。可以实现镍基高温合金中高铬、铁含量的快速控制分析。

摘要： 针对难加工材料镍基高温合金切削力大以及难排屑等问题,在ABAQUS有限元分析软件中建立三维斜角仿真模型,模拟镍基高温合金的切削加工过程。研究斜角切削状态下镍基高温合金材料的去除机理和切屑形成,通过正交试验和单因素试验,分析在不同切削参数下流屑角以及三维切削力的变化情况。采用有限元分析方法对镍基高温合金的三维斜角切削过程进行仿真研究,降低了研究成本,为镍基高温合金高效切削加工提供了理论参考。

摘要： 为了高效、低成本获取合金在不同冷却速率下的相变潜热,讨论基于端淬实验冷却曲线的牛顿热分析方法和改进牛顿热分析方法。通过对45^(#)钢相变潜热的计算验证这两种方法的有效性。结果表明,改进的牛顿热分析方法得到的相变潜热相对误差为5.20%,比牛顿热分析方法更准确。当冷却速率从50.15°C/min降低到33.40°C/min时,自制的CSU-A1粉末冶金镍基高温合金相变潜热释放量从4.3 J/g增加到12.29 J/g,这是因为当冷却速度较小时,合金组织有足够的时间完成相变过程。

摘要： 为理解航空发动机包容机匣用镍基高温合金GH4169遭受高速冲击载荷时的动态力学特性,采用GCr15硬质合金弹丸,利用一级空气炮试验装置对不同厚度(2 mm、3 mm、5 mm、6 mm)的GH4169靶板进行了弹丸速度从96.7~314.2 m/s的弹道冲击试验,对冲击载荷作用下靶板的变形、破坏模式和失效机理进行了系统的试验研究。结果表明:在试验冲击速度范围之内,随着靶板厚度的增加,靶板的变形模式逐渐由拉伸与弯曲主导的蝶形变形转变为局部的剪切变形;同时靶板的破坏模式由花瓣形损伤与冲塞共存模式向单一剪切冲塞模式转变;随着冲击速度的增加,靶板对弹丸动能的吸收能量是逐渐增加的,但在临界穿透速度时出现一个拐点,使得靶板被击穿后吸收能能量的增速变缓,表明靶板被穿透破坏后降低其的吸能能力;当冲击速度为临界穿透速度时靶板变形挠度达到最大值;冲击后靶板的花瓣裂纹数量与弹体速度呈线性关系。当入射速度为284 m/s时,与试验结果比较,修正后R-I公式预测弹丸剩余速度比未修正的结果精度提高7.01%。

摘要： 本文主要从镍基高温合金的分类、成分设计、制备技术、防腐工艺等方面对当前镍基高温合金的最新研究、发展做出了简要的阐述,并对未来的发展方向及技术要求进行了展望.

摘要： 采用荧光检测、光学显微镜(OM)和扫描电镜(SEM)等手段研究了K4169镍基高温合金薄壁机匣精铸件在航空发动机服役过程中的热疲劳裂纹的扩展规律及断裂方式,探讨了其疲劳断裂的扩展机制.结果表明,K4169合金的薄壁机匣的热疲劳主要起源于外表面加工的缺口敏感处的碳化物,为多源开裂;在循环热应力下,主裂纹沿强度较低的晶界或与枝晶生长方向呈45°的方向进行扩展,晶界上碳化物的组成、分布及高温氧化是影响其裂纹扩展的主要因素.其断裂方式为准解理-韧窝混合断裂.

摘要： 细晶铸造可显著提高高温合金铸件的低周疲劳寿命和可靠性,是高温合金制备发展的重要方向之一.本工作开展了不同过热和脉冲磁场作用下K4169镍基高温合金的凝固实验,研究了不同过热条件下脉冲磁场对K4169镍基高温凝固组织的影响,并结合模拟计算和筛网实验分析了不同过热条件下脉冲磁场的细化机理.

摘要： 针对热强旋过程中变形、热传导、组织演变三者之间的复杂交互作用,以Haynes230镍基高温合金筒形件为研究对象,通过用户子程序的形式建立了热强旋过程的变形-传热-组织演变耦合有限元数值模拟模型,对热强旋过程中宏观成形与微观组织演变之间的耦合作用进行了研究.结果表明,对于Haynes230合金而言,当旋压温度T≥1100°C、减薄率ψn≥56％时将发生完全动态再结晶,可获得细小均匀的完全动态再结晶组织;晶粒尺寸随温度的升高有所增大、随进给比的增大呈减小趋势;随减薄率的增大动态再结晶分数增大、晶粒尺寸更均匀.晶粒尺寸的模拟结果与试验结果的相对误差为8.38％,表明所得镍基高温合金筒形件热强旋过程宏-微观的耦合模拟结果精确、可靠.

摘要： 本文通过脉冲电辅助拉伸实验研究了不同电参数下镍基高温合金宏观应力应变行为和微观组织演化规律.研究发现脉冲电流产生的电能越大,镍基高温合金的变形抗力降低越明显,同时伴随着塑性的下降;这是由于颈缩的出现导致局部温升过高而提前失效.电流密度小于51A/mm2时,脉冲电流对其微观组织影响较小;而当电流密度达到73A/mm2时,材料在其再结晶温度以下发生再结晶,微观晶粒细化且织构强度减弱.

摘要： 采用CAFE模型对DZ445高温合金单晶叶片定向凝固组织进行了数值模拟,在CAFE模型中分别采用高斯分布连续形核模型和扩展KGT模型描述晶粒形核和枝晶尖端生长速率.研究了组模方式和抽拉速率对叶片凝固组织的影响.结果表明,倾斜组模可消除缘板杂晶,但可能会引入新的杂晶;抽拉速率越小越易形成单晶,抽拉速率越大越易形成杂晶;分段变速抽拉可消除缘板杂晶,但变速的位置距缘板应保持一定距离,此距离随叶片尺寸和抽拉速率而发生变化.

摘要： 采用CAFE模型对DZ445高温合金单晶叶片定向凝固组织进行了数值模拟,在CAFE模型中分别采用高斯分布连续形核模型和扩展KGT模型描述晶粒形核和枝晶尖端生长速率.研究了组模方式和抽拉速率对叶片凝固组织的影响.结果表明,倾斜组模可消除缘板杂晶,但可能会引入新的杂晶;抽拉速率越小越易形成单晶,抽拉速率越大越易形成杂晶;分段变速抽拉可消除缘板杂晶,但变速的位置距缘板应保持一定距离,此距离随叶片尺寸和抽拉速率而发生变化.

摘要： 采用CAFE模型对DZ445高温合金单晶叶片定向凝固组织进行了数值模拟,在CAFE模型中分别采用高斯分布连续形核模型和扩展KGT模型描述晶粒形核和枝晶尖端生长速率.研究了组模方式和抽拉速率对叶片凝固组织的影响.结果表明,倾斜组模可消除缘板杂晶,但可能会引入新的杂晶;抽拉速率越小越易形成单晶,抽拉速率越大越易形成杂晶;分段变速抽拉可消除缘板杂晶,但变速的位置距缘板应保持一定距离,此距离随叶片尺寸和抽拉速率而发生变化.

摘要： 采用CAFE模型对DZ445高温合金单晶叶片定向凝固组织进行了数值模拟,在CAFE模型中分别采用高斯分布连续形核模型和扩展KGT模型描述晶粒形核和枝晶尖端生长速率.研究了组模方式和抽拉速率对叶片凝固组织的影响.结果表明,倾斜组模可消除缘板杂晶,但可能会引入新的杂晶;抽拉速率越小越易形成单晶,抽拉速率越大越易形成杂晶;分段变速抽拉可消除缘板杂晶,但变速的位置距缘板应保持一定距离,此距离随叶片尺寸和抽拉速率而发生变化.

摘要： 采用热/动力学计算和实验相结合的方法,研究了热处理工艺对K424合金显微组织和力学性能的影响.结果表明,合金铸态组织中存在明显的枝晶偏析,其中Ti、Nb、Mo、W的偏析最为严重;由金相法测出合金的初熔温度在1190～1200°C之间,经1190°C/2h预处理后,合金的初熔温度提高至1220°C以上;基于扩散动力学计算优选出1190°C/2h+1220°C/2h+AC两阶段固溶处理工艺,采用该工艺可以明显减小合金的显微偏析,改善合金的组织、成分均匀性,提高合金的室温拉伸性能和持久性能.

摘要： 本发明涉及镍基高温合金技术领域，尤其是涉及镍基高温合金、镍基高温合金粉末和镍基高温合金构件。该镍基高温合金，由按质量百分数计的如下组分组成：Cr 9%~16%、Co 8%~15%、Al 4.3%~5.5%、Ti 0.3%~0.5%、Mo 0.65%~0.9%、W 9.8%~15%、Ta 2.7%~3.4%、Zr 0.006%~0.016%、B 0.015%~0.08%、C 0.05%~0.8%，余量为Ni和不可避免的杂质。该镍基高温合金具有优异的可打印性能和力学性能，由其制得的镍基高温合金粉末在增材制造后，无微裂纹出现，且力学性能优异。

摘要： 本发明提供了一种镍基单晶高温合金籽晶合金的成分设计方法及镍基单晶高温合金籽晶合金，属于单晶高温合金制备技术领域。本发明所述成分设计方法所得镍基单晶高温合金籽晶合金能与镍基单晶高温合金的母合金保持高度的匹配性，使两者晶格常数差不超过1.5％；本发明所述镍基高温合金籽晶与其所生长的单晶合金在相同温度梯度下的枝晶间距不超过50μm，能够减小籽晶和单晶母合金之间的界面能，并减小单晶中各元素在枝晶间的偏析，有效提高了籽晶外延生长速率与单晶高温合金组织的致密性和均匀性；本发明所制备的镍基单晶高温合金籽晶合金与母合金的液相线温度相差不超过20°C，有效降低了因籽晶回熔产生的杂晶，从而防止单晶制备失败或取向偏离的概率。

摘要： 本发明涉及镍基高温合金技术领域，尤其是涉及镍基高温合金、镍基高温合金粉末和镍基高温合金构件。该镍基高温合金，由按质量百分数计的如下组分组成：Cr 9%~16%、Co 8%~15%、Al 4.3%~5.5%、Ti 0.3%~0.5%、Mo 0.65%~0.9%、W 9.8%~15%、Ta 2.7%~3.4%、Zr 0.006%~0.016%、B 0.015%~0.08%、C 0.05%~0.8%，余量为Ni和不可避免的杂质。该镍基高温合金具有优异的可打印性能和力学性能，由其制得的镍基高温合金粉末在增材制造后，无微裂纹出现，且力学性能优异。

摘要： 本发明提供了一种镍基单晶高温合金籽晶合金的成分设计方法及镍基单晶高温合金籽晶合金，属于单晶高温合金制备技术领域。本发明所述成分设计方法所得镍基单晶高温合金籽晶合金能与镍基单晶高温合金的母合金保持高度的匹配性，使两者晶格常数差不超过1.5％；本发明所述镍基高温合金籽晶与其所生长的单晶合金在相同温度梯度下的枝晶间距不超过50μm，能够减小籽晶和单晶母合金之间的界面能，并减小单晶中各元素在枝晶间的偏析，有效提高了籽晶外延生长速率与单晶高温合金组织的致密性和均匀性；本发明所制备的镍基单晶高温合金籽晶合金与母合金的液相线温度相差不超过20°C，有效降低了因籽晶回熔产生的杂晶，从而防止单晶制备失败或取向偏离的概率。

摘要： 本发明属于增材制造用镍基高温合金技术领域，具体涉及一种增材制造用镍基高温合金、镍基高温合金粉末材料和制品，该镍基高温合金包括如下含量的元素：以重量百分含量计，Cr：21‑25%，Co：18‑20.5%，Al：0.8‑1.7%，Ti：1.5‑4.3%，W：1.3‑2.2%，Ta：0.6‑1.5%，Nb：0.6‑1.8%，C：0.25‑0.6%，余量为Ni和不可避免的杂质。本发明通过控制合金成分中的关键合金元素种类及含量，既能增强了合金制品的高温强度，还能抑制合金制品微裂纹的产生。本发明的镍基高温合金粉末材料在选区激光熔化成型后，能够打印出均匀致密的，且满足高温高强度需求下的复杂零部件。

摘要： 本发明公开了一种提高增材制造镍基高温合金综合性能的方法以及镍基高温合金粉末，通过稀土元素硼化物提高增材制造镍基高温合金综合性能，所述稀土元素硼化物为LaB6、YB6、CeB6或ErB6中的一种，所述稀土元素硼化物以0.5～2％的质量分数存在。本发明提出通过添加适量稀土元素硼化物进行晶界强化，稀土元素硼化物分解后偏聚于晶界与相界处，改善碳化物形态和分布，降低增材制造镍基高温合金的裂纹敏感因子，抑制成形裂纹的形成，大幅度提高增材制造镍基高温合金的综合力学性能。

摘要： 本发明公开了一种减少镍基高温合金增材制造裂纹的方法及镍基高温合金，方法包括，以镍基高温合金粉末为原料，混合Re粉，通过增材制造技术成形；其中，Re粉以质量分数0.5～2.0％的含量存在。本发明通过稀土元素Re的添加，使镍基高温合金经热处理后的树枝状晶粒更细，镍基合金中γ'相沉淀析出，强化基体，促使合金在高温状态下的机械性能得到大幅度提高，因此广泛应用于高温的恶劣场所如涡轮发动机等。

摘要： 本发明公开了一种通过碳化物增强增材制造镍基高温合金性能的方法、镍基高温合金粉末及其应用，方法包括，以镍基高温合金粉末为原料，机械混合TiC粉末，通过增材制造技术成形；其中，所述TiC粉末以9.5～10％的质量分数存在。本发明制备的碳化物增强镍基高温合金成形件具有高致密度、高显微硬度、低摩擦系数、低磨损率的特点，与选区激光熔化成形的未增强镍基合金相比，其机械性能有显著的提高。

摘要： 本申请涉及一种镍基高温合金粉末、镍基高温合金工件和制备方法，本申请的镍基高温合金粉末的重量比为Co7.0～20.0％，Cr13.7～16％，Mo1.2～4.0％，Ta1.5～3.0％，Nb0.6～1.3％，Al2.6～3.7％，Ti2.6～3.7％，B0.001～0.01％，Zr0.001～0.03％，W2.2～3％，C0.2～1.0％，余量为Ni。故本申请通过改变用于制造镍基高温合金工件的镍基高温合金粉末中的特定元素范围，从而可以同时实现极好的可打印性能与极高的力学性能，能够降低镍基高温合金工件在增材制造过程中的裂纹敏感性，提高了工件的结构完整性，使其可被广泛应用，满足航天、航空和能源等领域对高温材料力学性能的要求。

摘要： 本发明提供了一种难变形镍基高温合金带材、钣金件及难变形镍基高温合金带材的制备方法，属于高温合金技术领域，所述难变形镍基高温合金带材的化学成分包括：Cr、Co、W、Mo、Al、Fe、Ti、C、Si、Mn、Ni及来自制备所述难变形镍基高温合金带材的杂质；其中，以质量分数计，(Ti/Al)的值为0.40～0.50，且，(Al+Ti)的值为3.50％～4.50％。该难变形镍基高温合金带材具有优异的高温强度、抗氧化性和可焊性，使用温度达1000°C的难变形镍基高温合金带材，可用于制备航空发动机挡板、隔热屏、加强筋等零部件，具有广泛的实际应用价值。