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724L無縫管現(xiàn)貨TiAl基合金具有低密度、度、良好的的抗高溫氧化和抗蠕能,是一種潛力的輕質(zhì)高溫結(jié)構(gòu)材料,但是室溫塑性低,加成本高阻礙其廣泛應(yīng)用。粉末冶金藝作為一種近終成形技術(shù),可制備低成本,復(fù)雜形狀的TiAl基合金,但合金粉末的燒結(jié)活性低、致密化困難。因此本文以高Nb-TiAl預(yù)合金粉末為原料,添加微量Sn元素粉末為活化燒結(jié)助劑,通過實(shí)驗(yàn)與理論計(jì)算相結(jié)合研究微合金化Sn元素對(duì)高Nb-TiAl合金綜合性能的影響及燒結(jié)致密化機(jī)理,對(duì)微合金化后的TiAl合金的室溫力學(xué)性能、高溫變形行為以及高溫氧化行為進(jìn)行研究。并采用注射成形藝制備Sn微合金化高Nb-TiAl合金零件。主要研究結(jié)論如下:采用粉末冶金無壓燒結(jié)藝,以Ti-45Al-8.5Nb-0.2W-0.2B-0.02Y(簡(jiǎn)稱TiAl-OSn)預(yù)合金粉末為原料,添加不同含量(0～5at.%)Sn元素粉末,在1430～1540℃燒結(jié)制備致密TiAl-xSn(x=0～5at.%)合金材料。研究表明:添加微量Sn元素有助于合金的燒結(jié)致密化溫度,燒結(jié)坯的致密度,從而有利于合金組織晶粒度、合金綜合性能。

無錫國(guó)勁合金*生產(chǎn)Nickel201、AL-6X、S25073、G4169、Inconel617、Alloy20、N6、Incoloy925、N10276、07Cr18Ni11Nb、4J29、Incoloy800、S32750等材質(zhì)。

維氏硬度結(jié)果表明兩種合金的徑向平均硬度分別為375.71v及312.49v,軸向?yàn)?57.56v及320.01v。室溫壓縮性能方面,兩種合金徑向抗壓強(qiáng)度分別為2679.3MPa及2016.2MPa,均高于軸向的2373.7MPa及1988.3MPa,說明變形合金力學(xué)性能出現(xiàn)差異。對(duì)態(tài)Ti-46Al-(V,Cr,Ni)合金在變形溫度為1020℃-1260℃,應(yīng)變速率為0.001s-1-0.1s-1,變形度為60%下的高溫變形行為進(jìn)行了研究。通過Arrhenius公式計(jì)算合金的變形能為586.2k J/mol。根據(jù)能量耗散效率和連續(xù)失穩(wěn)判據(jù)計(jì)算并繪制了合金在60%變形度下的熱加圖。隨著變形溫度的升高和應(yīng)變速率的,再結(jié)晶γ晶粒體積分?jǐn)?shù)和尺寸逐漸。綜合考慮到合金熱加窗口、熱加圖、應(yīng)變速率及變形溫度對(duì)組織的影響,終確定態(tài)Ti-46Al-(V,Cr,Ni)合金的佳變形條件為:1180℃-1220℃/0.005s-1-0.01s-1。本文采用切削實(shí)驗(yàn)與有限元相結(jié)合的對(duì)高速切削鎳基高溫合金G4169的進(jìn)行研究,主要包括以下幾方面的研究成果和結(jié)論:首先,通過霍普金森壓桿實(shí)驗(yàn)建立G4169高速、高應(yīng)變率條件下的Johnson-Cook本構(gòu)模型,并采用ABAQUS有限元模擬高速切削G4169高溫合金的切削變形,結(jié)合切削實(shí)驗(yàn)獲取的切屑根金相圖片,分析鋸齒形切屑演變與機(jī)理。結(jié)果表明:切削中的局部材料溫度升高材料的熱軟化效應(yīng),改變了切削應(yīng)力的分布狀態(tài),發(fā)生了熱塑性剪切失穩(wěn),形成剪切局部化,切屑的不均勻變形從而形成了鋸齒形切屑。其次,通過研究絕熱剪切帶的微觀結(jié)構(gòu)及組織演變,進(jìn)而深入研究裂紋形成機(jī)理?？梢?絕熱剪切帶以兩種形式存在,形變帶和轉(zhuǎn)變帶。通過切屑根金相組織的觀察并結(jié)合不同溫度和應(yīng)變率條件下材料流動(dòng)應(yīng)力的情況,深入研究鋸齒形切屑的形成?；谧冃沃星邢鲄^(qū)材料組織的流動(dòng)應(yīng)力情況,建立切削區(qū)材料隨應(yīng)變的硬化模型,將硬化情況顯性化;基于Avrami equation,建立切削區(qū)動(dòng)態(tài)再結(jié)晶動(dòng)力學(xué)模型,并研究不同溫度和應(yīng)變率條件下的動(dòng)態(tài)再結(jié)晶情況。后,通過引入應(yīng)力三軸度和Lode角來揭示不同切削條件與斷裂的關(guān)系,重點(diǎn)研究G4169在切屑形成的中剪切帶材料斷裂失效的行為。

724L無縫管現(xiàn)貨與單一尺度SiCp相,雙尺度SiCp對(duì)細(xì)晶Mg基體的高溫組織作用更強(qiáng)。顆粒尺度對(duì)細(xì)晶Mg基體的靜態(tài)再結(jié)晶行為有重要影響:微米SiCp(M-SiCp)附近高位錯(cuò)密度變形區(qū)(PDZ)的形成對(duì)靜態(tài)再結(jié)晶形核有促進(jìn)作用,M-SiCp周圍晶粒;亞微米SiCp(S-SiCp)因顆粒密集區(qū)(SPDZs)的形成對(duì)細(xì)晶Mg基體的高溫組織具有很好的作用。盡管雙尺度SiCp/Mg基材料(S-1+M-9)中M-SiCp的體積分?jǐn)?shù)是S-SiCp的9倍,但是S-SiCp對(duì)晶界遷移和位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)的釘扎作用強(qiáng)于M-SiCp對(duì)再結(jié)晶形核的促進(jìn)作用,因此S-1+M-9復(fù)合材料的靜態(tài)再結(jié)晶主要受1vol.%的S-SiCp控制。細(xì)晶SiCp/Mg基材料在高溫變形中,壓縮流變應(yīng)力隨溫度升高和應(yīng)變速率的而;高溫壓縮后的晶粒尺寸隨壓縮溫度升高和應(yīng)變速率的而增大,但小于基體合金。鈷基高溫合金因其具有較高的熔化溫度、優(yōu)異的抗熱疲勞以及抗熱腐蝕性能,廣泛應(yīng)用于空發(fā)動(dòng)機(jī)中導(dǎo)向葉片材料。熱疲勞是導(dǎo)向葉片主要的失效形式之一。熱疲勞裂紋主要萌生于碳化物和晶界處,并且會(huì)沿著碳化物和晶界擴(kuò)展。為了合金的熱疲勞性能,需要碳化物和晶界形態(tài)的途徑。熱處理是影響碳化物類型、形貌、尺寸以及分布的重要手段。本文重點(diǎn)研究了熱處理?xiàng)l件下DD640M和DD6509兩種鈷基高溫合金碳化物組織演變規(guī)律及其對(duì)熱疲勞行為的影響,并關(guān)注了相應(yīng)條件下合金持久性能的變化規(guī)律。另外,為避免晶界對(duì)碳化物演變產(chǎn)生影響,合金應(yīng)用單晶凝固技術(shù)制備。同時(shí),晶界的也有利于合金熱疲勞性能的。本研究為鈷基高溫合金的發(fā)展和應(yīng)用提供理論基礎(chǔ)。SZ為的等軸晶組織,AZ晶粒長(zhǎng)大粗化且出現(xiàn)較多孿晶組織,PMZ晶界別是三角晶界處發(fā)生部分熔化并在后續(xù)凝固形成γ+Les組織,晶粒為局部細(xì)化,RZ由典型的外沿生長(zhǎng)柱狀晶組織組成,亞結(jié)構(gòu)為二次臂較發(fā)達(dá)的枝晶。隨著焊接速度和送絲速度的增大以及焊接電流的減小,AZ與PMZ的寬度及晶粒大小呈現(xiàn)下降的趨勢(shì),修復(fù)試樣不同位置顯微硬度整體上是逐漸升高的,而在相同的藝參數(shù)下,修復(fù)試樣不同位置顯微硬度整體出由AZ→PMZ→RZ逐漸升高的趨勢(shì),直接時(shí)效熱處理后各個(gè)區(qū)域硬度值均顯著,分布規(guī)律保持不變。在佳修復(fù)藝參數(shù)下,即焊接電流100A,焊接速度3mm/s,送絲速度15mm/s,修復(fù)態(tài)試樣拉伸性能更加優(yōu)異,抗拉強(qiáng)度達(dá)到了660MPa,直接時(shí)效熱處理后修復(fù)試樣的抗拉強(qiáng)度大幅,高達(dá)到了1100MPa,接近鍛件。

為解釋Ti2AlNb基合金在650℃附近出現(xiàn)塑性明顯的現(xiàn)象,對(duì)TAN-2合金中三種顯微組織樣品在室溫、300℃、500℃和650℃進(jìn)行拉伸性能,發(fā)現(xiàn)樣品為O+BCC兩相顯微組織(即籃組織)時(shí),樣品的延伸率在500℃時(shí)出現(xiàn)大值,溫度升高650℃時(shí)延伸率反而,樣品為α2+O+BCC三相顯微組織時(shí),延伸率隨溫度的升高而,沒有在650℃附近出現(xiàn)塑性的明顯。樣品為α2+B2兩相顯微組織時(shí),在室溫到500℃范圍內(nèi),樣品的延伸率隨溫度的升高而,但溫度升高到650℃時(shí),延伸率反而急劇。針對(duì)精鑄生產(chǎn)中常用的氧化物組元,選取SiO2、Al2O3、ZrO2坩堝及剛玉陶瓷型殼,采用真空感應(yīng)熔煉與惰性氣體保護(hù)相結(jié)合,開展不同熔煉溫度和保溫時(shí)間條件下DZ22B高溫合金熔體與氧化物陶瓷材料的界面反應(yīng)實(shí)驗(yàn)。綜合采用高分辨掃描電子顯微鏡（RSEM）、能譜分析儀（EDS）及X射線衍射儀（XRD）等多種分析手段,對(duì)研究界面反應(yīng)形貌、成分及物相結(jié)構(gòu)的變化行為,在此基礎(chǔ)上,結(jié)合定量的熱力學(xué)計(jì)算,總結(jié)出不同條件下的界面反應(yīng)形成規(guī)律,合理揭示其對(duì)精鑄件表面粘砂等缺陷的影響行為。具體研究結(jié)果如下:DZ22B高溫合金與SiO2陶瓷坩堝的界面反應(yīng)及表面粘砂取決于實(shí)際的熔煉溫度及保溫時(shí)間。當(dāng)保溫時(shí)間15 min時(shí),熔煉溫度1400℃條件下鑄件表面即發(fā)生界面反應(yīng),所形成反應(yīng)層形貌為不連續(xù)分布狀態(tài)。