GH4738合金高温扩散退火及冷热变形行为研究

来源 :钢铁研究总院 | 被引量 : 0次 | 上传用户:luiyun
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
GH4738合金是沉淀强化型镍基高温合金,起源于美国20世纪50年代,由于其有较高的强度,良好的热腐蚀性能以及优异的抗蠕变、抗疲劳能力,而被广泛用于制造航空发动机的涡轮盘、涡轮叶片及紧固件。本文通过高温扩散退火试验、热变形以及冷变形试验,对GH4738合金紧固件用冷拉棒材各生产流程的组织演化进行了详细的研究。高温扩散退火试验中,通过研究合金铸态组织中的枝晶偏析行为,确定了扩散退火工艺,枝晶偏析本质上是元素的不均匀分布,GH4738合金中主要偏析元素为Ti、Mo、Co、Cr,偏析比分别为1.820、1.136、0.896、0.905,偏析程度Ti>Mo>Co>Cr,其中元素Ti、Mo偏聚于枝晶间,元素Co、Cr偏聚于枝晶干。利用不同的扩散退火工艺进行处理,发现随着加热温度的升高和保温时间的延长,元素的不均匀程度逐渐好转,经过理论计算和试验验证可确定GH4738合金Φ250 mm铸锭最佳的高温扩散退火工艺为1200℃×50 h。在热变形试验中,通过MTS热模拟试验机对铸态与锻态两种原始组织的合金在相同的参数下进行热变形。两种状态的合金应力-应变曲线均具有典型的动态再结晶特征,存在加工硬化、流变软化和稳态流变三个阶段,并且两种组织状态下的峰值应力差值保持在14 MPa以内,在误差范围内可以认为两种组织状态的合金在热变形过程中流变应力的变化规律基本相同。铸态GH4738合金的热变形激活能为Q=575.89 k J/mol,锻态GH4738合金的热变形激活能为Q=588.04k J/mol,金相组织和GOS面分布图证实,在相同的热变形条件下,锻态组织的动态再结晶要比铸态组织发生的更早更显著。冷变形试验中,随着变形量的增加,晶粒会发生变形,并且所受应力由晶界处逐渐向晶内传递,在变形量较大时,原始晶界开始由原来连续晶界变为不连续的点状晶界,并难以识别。在变形过程中,除了晶粒尺寸发生了变化,晶粒取向也发生了转动。冷变形量不论从10%到65%,经过1040℃固溶5 min之后,都可以完成静态再结晶,所以GH4738合金的静态再结晶过程是十分迅速的。随着固溶温度的升高和保温时间的延长,静态再结晶之后的晶粒长大趋势比较明显,通过原位加热的手段详细地观测到了晶粒之间的吞并长大现象,相邻晶粒取向差在30°~60°之间容易吞并。冷变形时,原始组织中任意取向的各个晶粒会逐渐调整其取向而彼此趋于一致,使晶粒具有择优取向,产生两种形变织构{100}<110>、{111}<112>,但在之后的固溶过程中晶粒长大基本不受织构环境的影响。
其他文献
作为国民经济支柱和能源消费大户的钢铁企业,面对愈加严峻的资源和环境问题,开展了一系列超低排放、节能降耗的改造,其中铸—轧流程界面应用的热送热装工艺在世界范围得到了推广,其节能效果获得一致认可。本文以国内某钢铁企业的热送热装生产线为研究对象,通过测量铸坯温度、收集连铸坯生产参数,建立了钢液冷却凝固、铸坯辊道运输和在炉加热的全流程生产数学物理模型,利用有限元法计算了从连铸机至加热炉铸坯的温度云图分布和
大尺寸金属铸锻构件由于制备工艺的特殊性和复杂性,其成分和组织结构的分布具有不均匀的特性,而这些不均匀分布会导致构件在不同位置理化性能的不同,破坏了基体结构和性能的连续性,也对材料的服役行为造成重要影响,有可能导致构件使用寿命缩短甚至直接报废。所以,实现大尺寸金属铸锻构件成分与组织结构的大范围、跨尺度精细分布表征,不仅有利于解析其材料成分与组织结构的分布特征,也为材料质量评价体系的构建、材料制备工艺
随着我国高速铁路的发展,对于高速列车车轮这一重要走行部件的质量要求日益提高,但是对于成分和显微组织传统的表征方法存在分析区域小(μm级)且分析速度慢的问题,为了满足大尺寸高速列车车轮成分、组织、性能的表征需求,本论文探索建立了大尺寸试样(cm级)的成分、组织、性能的表征和分析方法,并对成分、组织、性能之间的相关性进行了讨论。论文立足于材料基因工程的理念,针对高速列车车轮剖面上不同部位设计取样,结合
Monel K-500合金作为一种广泛应用于海洋环境中的合金材料,常用于制造螺旋桨,泵轴,螺栓等部件,其腐蚀机理的研究是指导其正确使用的基础。在流动海水及静止海水中,冲刷腐蚀和点蚀为Monel K-500合金的典型腐蚀形态,本文采用了管流、射流、微区电化学及电化学试验研究这两类的腐蚀特征及影响因素。通过管流试验研究了该合金在3 m/s的无砂海水中的冲刷腐蚀,发现线性极化测试方法可以作为该合金冲刷腐
Fe-Ga合金作为一种新型智能材料,因其具有驱动磁场低、饱和磁致伸缩系数高、机械性能好等优点,可用于致动器、传感器、换能器等高新技术领域,从而成为研究热点。本研究采用定向凝固法制备了Fe72Ga28合金单晶,通过调控热处理工艺参数制备了不同的复合相结构,对Fe72Ga28合金单晶、热处理过程中相结构的形成及转变进行了表征和分析,研究了相转变及相结构对该材料磁性能、磁致伸缩性能的影响。得出如下结论:
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
形状记忆合金是通过马氏体相变及其逆相变而具有形状记忆效应的功能材料,最具开发价值的Fe-Mn-Si-Cr-Ni系形状记忆合金除了形状记忆性能外,因其可通过已有的钢铁企业生产条件进行大规模冶炼和加工,具备强度高,刚性好等优点,适用于作结构材料,也可作特殊用途材料,在应用方面具有广阔前景。目前在建筑结构中已经用于抗震阻尼器,开发铁基Fe-Mn-Si-Cr-Ni系形状记忆合金及其工业化生产关键技术,已经
稳定残留奥氏体和形成逆转变奥氏体是改善高强度钢超低温韧性的主要手段之一,然而超低温用高强度不锈钢中的残留/逆转变奥氏体对韧性的影响是复杂的,高强不锈钢固溶处理后残留的奥氏体显著改善超低温韧性,但残留奥氏体对Cr、Ni和Mo等合金元素含量极为敏感,控制约20-30%奥氏体对应的Cr、Ni等合金元素窗口非常窄,同时高强度不锈钢过时效形成的逆转变奥氏体对超低温韧性的影响不明确,为此本文针对不同类型高强度
非调质钢因其节约能源、降低成本等优点在汽车曲轴等零件上得到广泛应用。近年来,随着钒等微合金化元素价格飙升,非调质钢也面临着进一步降低成本、改善加工性能稳定性等问题。低成本合金元素Ti具有细晶强化和析出强化的作用,稀土Ce可以通过改善硫化物夹杂来改善钢的切削加工性能。不过,Ti、Ce微合金化非调质钢方面的研究报道很少。因此,本文设计了几种Ti、Ce微合金化非调质钢,研究了Ti微合金化钢的热变形行为和
Sm2Co17型烧结永磁材料作为一种功能材料,因其同时兼具磁性能优良、耐腐蚀性强和温度稳定性好等特点。在国防工业、国民经济等领域发挥着重要作用。但Sm2Co17型永磁材料晶体结构内部滑移系统不足,室温脆性很大,不但给机械加工过程带来困难,而且对永磁器件的稳定性造成不利影响,也限制了该类材料在较强冲击和振动的场合的应用。通常,材料的力学性能主要与其自身的化学成分、晶粒尺寸,显微组织等因素有关。本文主