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Inconel617無縫管生產(chǎn)γ-TiAl合金是新型的輕質(zhì)耐高溫結(jié)構(gòu)材料,具有低密度、度、高剛度、優(yōu)異的抗氧化及抗蠕能,在空天及汽車制造領(lǐng)域應(yīng)用前景。為了追求更高的服役溫度,Nb添加成為TiAl合金的重要發(fā)展趨勢之一。高鈮TiAl合金是我國自主研發(fā)的TiAl合金體系,使用溫度高達(dá)850oC。然而微觀偏析嚴(yán)重、組織均勻性差、顯微織構(gòu)強(qiáng)烈以及開裂傾向大等問題了高鈮TiAl合金的應(yīng)用。本文以Ti-45Al-8.5Nb-0.2W-0.2B-0.02Y合金為研究對象,對高鈮TiAl合金由高溫至低溫的組織演化行為進(jìn)行了的研究,分析了微觀偏析、組織均勻性、顯微織構(gòu)的影響因素及演變規(guī)律。

無錫國勁合金*生產(chǎn)Cr20Ni80、1.4529、317L、Alloy20、N4、Invar36、Inconel625、Inconel725、astelloyG30、TP347、S25073、NS334、S31254等材質(zhì)。

以控制陶瓷材料缺陷和其脆性為目標(biāo),研制出了具有良好力學(xué)性能和切削性能的新型Al2O3基復(fù)合陶瓷。對陶瓷)材料的物相組成、微觀組織、室溫力學(xué)性能、高溫抗彎強(qiáng)度、柱狀晶生長機(jī)理、低缺陷燒結(jié)機(jī)理、增韌補(bǔ)強(qiáng)機(jī)理、的切削性能和磨損可靠性進(jìn)行了深入地研究。提出了基于缺陷控制技術(shù)研制新型復(fù)合陶瓷的新和基于缺陷容限法設(shè)計陶瓷材料微觀組織的。揭示了缺陷形成和演化規(guī)律,提出了控制微裂紋和氣孔等主要缺陷源的,建立了低缺陷控制理論模型。研制了 AS、AST和ASN三種不同缺陷程度和室溫力學(xué)性能的新型Al2O3基復(fù)合陶瓷材料。其中,AS陶瓷材料的缺陷少,微觀組織均勻,具有優(yōu)的綜合力學(xué)性能,而AST和ASN材料中缺陷較多,微觀組織均勻性較差,力學(xué)性能存在不同程度的下降。粘塑性材料中的微孔增長和空化問題研究,可為高沖擊服役下金屬材料和結(jié)構(gòu)的損傷演化和壽命評估提供基礎(chǔ)理論分析,并且可以從固體力學(xué)角度來分析材料微觀孔洞萌生和演化規(guī)律,因此具有重要的學(xué)術(shù)研究價值。金屬材料在高沖擊下粘性效應(yīng)更為顯著,并且微孔的增長需要考慮時間演化。本文以高溫鎳基合金和鋁合金為程背景,基于熱粘塑性理論,較為地研究了金屬材料在熱沖擊下的微孔增長和空化問題。主要研究作如下:1.對一系列高溫鎳基合金靶材實施了激光穿孔實驗,證實了強(qiáng)熱沖擊下高溫鎳基合金材料中微孔萌生的可能性。實驗觀察到原始完好的高溫合金材料在強(qiáng)激光熱沖擊作用下,會在熱影響區(qū)產(chǎn)生出孤立的微米尺寸的球形孔洞和和密集的孔洞群,它為微孔增長和空化問題的理論研究提供了重要的實驗依據(jù)。

Inconel617無縫管生產(chǎn)低缺陷AS陶瓷材料的抗彎強(qiáng)度、斷裂韌度、維氏硬度和相對密度分別為1093 MPa、6.8 MPa·m1/2、19.5 GPa和99.6%;AST陶瓷材料的抗彎強(qiáng)度、斷裂韌度、維氏硬度和相對密度分別為1079 MPa,6.4 MPa·m1/2,19 GPa和98.5%;ASN陶瓷材料的抗彎強(qiáng)度、斷裂韌度、維氏硬度和相對密度分別為977MPa、6.4MPa·m1/2、18.2GPa和98.1%。提出并研究了分段升溫、逐段保溫的新型陶瓷材料真空熱壓燒結(jié)藝。AS、AST和ASN陶瓷材料的燒結(jié)保溫時間均為20 min,燒結(jié)壓力均為32 MPa。AS 和 ASN 陶瓷材料均由 73.5 wt.%Al203-25 wt.%α-Si3N4-1.5 wt.%Y203組成的復(fù)合陶瓷粉末分別在1500℃和1550℃的溫度下燒結(jié)而成;AST陶瓷材料的配為 58.5 wt.%Al2O3-15 wt.%TiC-25 wt.%α-Si3N4-.5 wt.%Y203,在 1500 ℃的溫度下燒結(jié)而成。研究了 AS、AST和ASN三種陶瓷材料在800 ℃～1200 ℃高溫時的高溫抗彎強(qiáng)度和斷裂行為。NaCl優(yōu)先腐蝕Cr元素并生成有腐蝕性的C1或者C12,隨后引發(fā)Ni基合金的循環(huán)氯化-氧化反應(yīng),加速材料的氧化。NaCl能夠與腐蝕中生成的CrCl2、CrCl3和Na2CrO4形成低熔點的共晶鹽。在熔融共晶鹽的作用下,腐蝕由化學(xué)腐蝕向電化學(xué)腐蝕發(fā)生轉(zhuǎn)變,氧化膜溶解,腐蝕加劇。(3)分析了添加不同Mo量對多孔NiCr合金的抗氧化性和耐NaCl沉積鹽腐蝕性的影響。在恒溫氧化條件下,Mo的添加加速了合金中Ni元素的氧化,使氧化膜由單一的Cr203變?yōu)镹iO、Cr203、NiCr204多相氧化物,這主要是由于Mo在高溫下易氧化成Mo03,了氧化膜的性。在NaCl沉積鹽熱腐蝕條件下,當(dāng)Mo添加量超過9.0%時,生成的氧化膜與基體結(jié)合良好,氧化膜中具有尖晶石結(jié)構(gòu)的NiCr204能有效合金抗氧化和腐蝕性能。對合金進(jìn)行了多道次熱變形模擬實驗,實驗結(jié)果表明,二道次變形時,合金中的動態(tài)再結(jié)晶進(jìn)行得較為*,繼續(xù)變形道次后合金再結(jié)晶程度無明顯。通過對單次變形及多道次熱變形實驗,確定了Ti-12Mo-3Nb-1.5Cu合金板材軋制的優(yōu)參數(shù),并對合金板材的微觀組織和力學(xué)性能進(jìn)行了研究。結(jié)果表明,軋制后合金板材組織為等軸亞穩(wěn)β晶粒,并且晶粒內(nèi)部存在大量的位錯亞晶。而900℃單相區(qū)固溶后,組織為再結(jié)晶等軸β晶粒。原始板材和固溶處理后的拉伸力學(xué)性能表明,原始板材抗拉強(qiáng)度和性模量較高但塑性變形能力較差;固溶處理后板材拉伸強(qiáng)度和性模量較低但延伸率可達(dá)達(dá)35.56%。拉伸斷口則表明合金原始板材的的斷裂機(jī)制為混合型斷裂,斷裂強(qiáng)度較高;而固溶處理后板材的斷裂機(jī)制為韌性斷裂,斷口上存在大量韌窩,塑性但斷裂強(qiáng)度較低。

結(jié)果表明:隨著冷速的,顯微織構(gòu)含量。在該相變中,TiB由β相中析出,兩者符合位相關(guān)系:{011}β‖（001）B27,<111>β‖[010]B27;同時,α相與Ti B存在兩類不同的位相關(guān)系,可分別形成Burgersα相以及非Burgersα相。Burgersα和非Burgersα相之間存在競爭生長關(guān)系,快冷時非Burgersα相生長被;慢冷時Burgersα相和非Burgersα相均可充分長大。提出了一種新的高鈮TiAl合金凝固組織控制,即凝固中兩步恒溫處理（Two-step isothermal Treatment,TIT）。TIT由β單相區(qū)的短時保溫(1st IT)以及略高于Tα+β的保溫(2nd IT)兩步組成。1st IT可合金中的包晶α相,保證合金整體以β凝固路徑發(fā)生相變,從而凝固偏析,使組織均勻性。2nd IT可片層團(tuán)界面處呈連續(xù)狀分布的β偏析,并且少量的殘余B2相可釘扎α晶粒防止片層團(tuán)的粗化。與此同時,在2nd IT中發(fā)生了魏氏體α相的破碎與球化以及等軸α相的形核與生長,形成了等軸且尺寸均勻的片層結(jié)構(gòu)。此外,Al、Nb元素的充分?jǐn)U散為非Burgersα的生長提供了條件,從而使顯微織構(gòu)含量,片層界面的取向更加隨機(jī),從而了合金的力學(xué)性能,減小了開裂傾向。鎳基高溫合金返回料中含有多種稀有金屬元素,具有重要的和再利用價值。本文采用的冷坩堝感應(yīng)重熔,在保持K418和G4169合金設(shè)計成分的同時,避免坩堝材料對合金熔體反應(yīng)產(chǎn)生的二次污染,合金返回料中氧氮含量,使合金組織和力學(xué)性能。選用的兩種復(fù)合鹽凈化劑,可有效G4169和K418返回料合金中氧氮化物夾雜,使G4169返回料的氧氮含量達(dá)到新料的水平,在鎳基高溫合金返回料的凈化和成分調(diào)控方面取得新的進(jìn)展。為鎳基高溫合金返回料的凈化提供了新的思路和有效技術(shù)手段,具有重要的理論和實際意義。熱處理對葉片微結(jié)構(gòu)演變規(guī)律研究表明:固溶處理后,枝晶干和枝晶間界限變的較為模糊,但還是有較清晰的分界,元素偏析有所減輕,γ’相及枝晶間γ/γ’共晶組織,析出的不規(guī)則的γ’相,隨著葉片壁厚,殘余共晶增多,γγ’相尺寸增大。再經(jīng)時效處理后,γ’相尺寸分布集中,尺寸差異,形貌規(guī)則,立方度,Y基體通道中析出分布不規(guī)則、的三次γ’相。葉片榫頭再結(jié)晶行為研究表明:不同載荷下的DD5單晶試樣經(jīng)1230℃/4h,ac熱處理后,隨著載荷,受載荷影響區(qū)域深度,該區(qū)域枝晶間空間增大,未溶解的共晶組織周圍彌散分布大量與γ相共格的γ’相顆粒物,γ’相粒子以胞狀形式重新析出,尺寸和深度隨載荷的增大而;經(jīng)1315℃/4h, ac.熱處理后發(fā)生再結(jié)晶現(xiàn)象,隨著載荷再結(jié)晶區(qū)域增大,受載荷影響區(qū)域的枝晶干發(fā)生鈍化,枝晶干與枝晶間界限消失,再結(jié)晶晶粒間存在γ/γ’共晶組織。