高温合金ASUG应用解析
高温合金中的相
高温合金材料的金属间化合物(Inter-metallic compound phase of super-alloy) 过渡族金属元素之间形成的化合物。
按晶体结构可分两类,一类称几何密排相(GCP相),另一类称拓扑密排相(TCP相)。
1.几何密排相为有序结构,高温合金中常见的有如下几种相:γ’相化学式是Ni3A1,是Cu3Au型面心立方有序结构。
铁基高温合金中γ’与γ基体的点阵错配度一般较小,镍基高温合金中错配度在0.05%~1%之间,随着使用温度升高,错配度减小。
由于γ’与γ基体的结构相似,所以γ’相在时效析出时具有弥散均匀形核、共格、质点细而间距小、相界面能低而稳定性高等特点。
γ’相本身具有较高的强度并且在一定温度范围内随温度上升而提高,同时具有一定的塑性。
这些基本特点使γ’相成为高温合金最主要的强化相。
时效析出的γ’相常为方形和球形,个别情况呈片状和胞状,主要取决于析出温度和点阵错配度。
错配度较小或析出温度较低时易成球形,错配度大或析出温度高时易成方形,错配度很大而析出温度又较低时可成为片状和胞状。
高温时效时,γ’相不仅在晶内弥散析出,还可以在晶界析出链状的方形γ’相。
在长期时效和使用过程中,γ’相会聚集长大。
铸态的一次(γ+γ’)共晶呈花朵状。
γ’相中可以溶入合金元素,钴可以置换镍,钛、钒;铌可以置换铝;而铁、铬、钼可置换镍也可置换铝。
γ相中含铌、钽、钨等难熔元素增加,γ’相的强度也增加。
当合金中γ’相含量较少时,γ相尺寸大小对强度的影响十分敏感,通常0.1~0.5/xm比较合适。
当了’相数量达40%以上时,γ’相尺寸大小对合金强度的影响就不大敏感了,允许有大尺寸的γ’相存在。
η相化学式Ni3Ti为密排六方有序相,其组成较固定,不易固溶其他元素. η相可以直接从γ基体中析出,也可以由高钛低铝(Ti/Al≥2.5)合金中亚稳定的Ni3(Al,Ti)相转变而成。
η相的金相形态有两种,一种是晶界胞状,另一种为晶内片状或魏氏体形态。
硬质合金的热膨胀系数及其应用场景
硬质合金的热膨胀系数及其应用场景硬质合金以其出色的热膨胀系数而在各个行业中得到广泛应用。
本文将介绍硬质合金的热膨胀系数及其各种应用场景。
1. 硬质合金介绍硬质合金,也被称为钨钴合金或硬金属,是由钨碳化物(WC)和钴(Co)等金属粉末通过高温烧结而成的一种具有高硬度和高耐磨性的材料。
它具有优异的物理和化学性质,使得其在各个领域都有广泛的应用。
2. 硬质合金的热膨胀系数热膨胀系数是指物体由于温度变化而引起的长度、体积等尺寸的变化程度。
硬质合金具有较低的热膨胀系数,这使得它在高温环境下具有较好的稳定性和可靠性。
3. 硬质合金的应用场景硬质合金的热膨胀系数使得它在许多领域中具有重要的应用价值。
3.1 金属切削工具硬质合金在制造金属切削工具(如钻头、铣刀等)中发挥着关键作用。
由于硬质合金的热膨胀系数较低,它可以在高速切割时保持工具的几何形状和尺寸的稳定性,从而提高切削效率和切削质量。
3.2 热喷涂领域在热喷涂领域,硬质合金被广泛用于制造喷涂材料,如喷涂涂层和喷嘴。
硬质合金的低热膨胀系数能够避免涂层出现热应力损伤,提高喷涂材料的使用寿命和性能稳定性。
3.3 煤矿工业硬质合金在煤矿工业中的应用也是不可忽视的。
它常被用于制造采煤机、凿岩机和煤矿专用工具等设备。
硬质合金的低热膨胀系数使这些设备在高温、高压力和高摩擦环境下能够保持稳定和耐用。
3.4 制造业硬质合金还广泛应用于制造业中,如汽车工业、航空航天工业和电子工业等。
它们被应用于制造零件、模具和工具,以提高产品的质量和性能。
硬质合金的低热膨胀系数能够在不同温度下保持工件的几何尺寸和稳定性。
4. 硬质合金热膨胀系数的测试方法为了确定硬质合金的热膨胀系数,可以使用热膨胀系数测量仪器进行测试。
这些仪器通常基于热膨胀原理,通过测量物体在不同温度下的长度变化来计算热膨胀系数。
通过对硬质合金进行测试,可以确保其在实际应用中具有所需的热稳定性和可靠性。
5. 结论硬质合金的热膨胀系数及其应用场景在各个行业中都发挥着重要作用。
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2.合理选择刀具结构形式与几何参数
为了提高刀具刚性防止切削振动,一般需要可采用整体式硬质合金刀 具。 为了获得刃口锋利的刀片,要采用合理刀片刃磨的方法,提高刀片的 刃磨质量。 切削高温合金时,为了减小塑性变形,减小切削力,降低切削温度和 减小加工硬化,应在保证刀刃强度前提下,尽量选用正前角(30.100), 当切削速度较高时,可以采用负前角。对于薄壁零件宜选用较大前角。
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改善高温合金的切削加工性的方法----传统方法
1.选择合适的刀具材料
切削高温合金应刀具,只有在车削断续表面和复杂型面时,才使用高 性能高速钢刀具。常选用YG类及含Ta(N选用耐热性好、抗弯强度高、耐磨、 导热性好、抗粘结性好的刀具材料。连续车削应采用硬质合金b)C的YG类 硬质合金,以减少与工件材料中钛(Ti)元素的亲和作用,减小刀具的粘结 磨损和扩散磨损。推荐牌号:YC,6,YC,6A,643,726,813,YM051, YM052等。
FWP14
FWP14
FWS10
WP7系列、WP13系列 WZ9、WJ9、WS11、WZ6、WP8 WP7系列、WP13系列
WP7、WP13系列、WZ9、WS11、WZ6、WP6甲、FWP14
WZ9、WP6、WZ6、WP7甲、WP7系列、WP13系列、FWP14、FWS10、WZ6
FWP14、FWS10、FWS10、YGY
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3.合理设置切削参数
在高温合金加工过程中,随着切削速度的增加,切削温度将会升高。 为避免切削温度过高,应采用较低的切削速度。
4.正确选择切削液
一般加工高温合金,宜选用极压油类,以降低刀具一切屑接触面产生 的粘结磨损。但为防应力腐蚀降低疲劳强度,加工镍基高温合金不宜用硫 (s)系极压切削液,可用乳化液、透明水基切削液。
ni基高温合金 组织
ni基高温合金组织
Ni基高温合金是一种由镍为基础元素的高温合金,在高温环境下具有优异的耐高温性能和抗氧化能力。
其组织结构主要由固溶体、析出相和晶粒界组织组成。
1. 固溶体:固溶体是指合金中不形成独立相的固溶体溶解的元素。
在Ni基高温合金中,通常添加的铬、钼、钨等元素能够固溶在镍基体中形成固溶体。
固溶体的形成可以提高合金的强度和塑性,并改善其高温下的力学性能。
2. 析出相:除了固溶体外,Ni基高温合金还会在高温下形成亚稳相或稳定相的析出相。
析出相能够提高合金的高温强度和耐蠕变性能。
常见的析出相有γ'相、γ''相和γ' + γ''双相。
- γ'相:一般指富铝(或钛)的Ni3Al(或Ni3Ti)相,其具有良好的高温强度和耐氧化性能,是Ni基高温合金中最重要的强化相。
γ'相的形成可以通过时效处理来实现。
- γ''相:一般是指富钛(或钽)的Ni3Ti(或Ni3Ta)相。
γ''相具有较高的弥散强化效果,可以改善合金的高温力学性能和蠕变性能。
3. 晶粒界组织:晶粒界是指相邻晶粒之间的边界区域。
在高温合金中,晶粒界是强迫位错和析出相的富集区域,它对合金的强度和韧性具有重要影响。
合金的晶粒界组织通常由黏土状氧化物、硫元素等组成。
综上所述,Ni基高温合金的组织结构包括固溶体、析出相和晶粒界组织。
这些组织的形成和相互作用决定了合金的高温力学性能和抗氧化能力。
高温合金的显微组织与力学性能研究
高温合金的显微组织与力学性能研究高温合金是指在高温环境下具有较好力学性能和耐热性能的合金材料。
这种材料广泛应用于航空航天、电力、冶金等高温工业领域。
高温合金在高温下能够保持较高的强度和耐蠕变性,主要得益于其特殊的显微组织。
高温合金的显微组织主要由γ相和γ'相组成。
γ相为固溶体,主要由镍和铬组成,具有较好的耐腐蚀性和塑性。
而γ'相则为弥散相,主要由铝和钼等元素组成,具有较高的强度。
这两相之间的相互作用能够使材料在高温下具备较好的抗变形能力。
高温合金的力学性能主要受到显微组织和温度的影响。
显微组织的优化能够有效提高材料的力学性能。
例如,通过控制合金中γ'相的精细化和均匀分布,可以有效提高材料的强度和韧性。
同时,适当调节合金的成分和热处理工艺,可以降低材料的蠕变速率,提高其在高温条件下的稳定性。
此外,温度也是影响高温合金力学性能的重要因素。
随着温度的升高,γ相的固溶度会逐渐降低,导致显微组织的变化。
在高温下,γ相的溶解度减小,γ'相开始溶解,进而影响材料的强度。
因此,合金材料在高温环境下需要经过严格的温度控制和设计,以保证其良好的耐高温性能。
为了研究高温合金的显微组织和力学性能,科研人员通常采用多种测试和分析方法。
首先,通过金相显微镜对材料进行显微组织观察,了解其相对含量和分布情况。
然后,利用扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)等高分辨率显微镜对显微组织进行更细致的分析,进一步研究相的形貌和细化情况。
此外,通过硬度测试、拉伸实验和蠕变实验等力学性能测试,可以评估材料在高温下的强度、韧性和蠕变性能。
随着科技的不断进步,高温合金的研究也在不断深入。
科研人员通过改变合金的成分和添加适当的微合金元素,致力于提高高温合金的力学性能和耐热性能。
同时,借助计算机模拟和材料设计技术,也能够更加准确地预测材料的显微组织和力学性能,在材料设计阶段进行有针对性的优化和改进。
综上所述,高温合金的显微组织和力学性能研究是一个复杂而关键的课题。
一种镍基高温合金gh4169g合金的均匀化处理方法
一种镍基高温合金gh4169g合金的均匀化处理方法一种镍基高温合金GH4169G合金的均匀化处理方法在材料科学领域,镍基高温合金是一类优异的高温结构材料,具有良好的耐高温、耐腐蚀和高强度等特性。
GH4169G合金作为一种典型的镍基高温合金,被广泛应用于航空航天、化工和能源领域。
然而,GH4169G合金在使用过程中,由于组织不均匀性的存在,可能会影响其高温性能和机械性能。
进行均匀化处理是关键的工艺步骤之一。
本文将从GH4169G合金的组织特点、均匀化处理的重要性、均匀化处理方法和个人观点等方面,全面探讨一种适用的GH4169G合金的均匀化处理方法。
1. GH4169G合金的组织特点GH4169G合金是一种固溶强化型的镍基高温合金,其组织主要由γ'相和γ相组成。
γ'相是一种富含Al和Ti的析出相,在晶界和晶内均有分布,具有良好的抗蠕变性能;而γ相则是固溶体相,对合金的塑性起着重要作用。
然而,由于GH4169G合金在固溶和热加工过程中可能出现的非均匀组织现象,使得合金的性能可能出现了不均匀的情况,因此需要进行均匀化处理,以提高其性能和稳定性。
2. 均匀化处理的重要性均匀化处理是指利用固溶化和析出强化原理,通过适当的热处理工艺,使合金中的合金元素溶解均匀,并生成均匀细小的析出相,从而提高合金的塑性、热稳定性和抗蠕变性能。
对于GH4169G合金来说,均匀化处理不仅可以消除合金的非均匀组织,提高合金的整体性能,还能够提高合金的抗氧化和抗蠕变性能,延长其使用寿命。
3. 均匀化处理方法(1)固溶处理:首先将GH4169G合金加热至固溶温度,使合金中的固溶体元素均匀溶解,然后通过快速冷却或精确控制冷却速度,以避免析出相再次不均匀地沉积。
(2)时效处理:在固溶处理后,通过精确控制合金的时效温度和时间,使得合金中的析出相均匀细小地析出,提高合金的强度和耐蠕变性能。
4. 个人观点和理解作为材料科学领域的从业者,我对GH4169G合金的均匀化处理非常重视。
高温合金深度研究报告
高温合金深度研究报告一、引言高温合金是一类能够在高温环境下保持优良力学性能和抗腐蚀能力的金属材料。
随着航空、能源、化工等领域的快速发展,高温合金的应用需求不断增加。
以下对高温合金进行深度研究,主要涉及高温合金的概述、合金元素分析、制备工艺研究、力学性能评价、抗腐蚀性能、发展趋势与挑战以及结论等方面。
二、高温合金概述高温合金是指在高温环境下具有优良力学性能和抗腐蚀能力的合金。
这类合金通常含有大量的铬、钴、镍等元素,以及少量的铝、钛、铌等元素。
高温合金具有较高的熔点、优良的抗蠕变性能、良好的抗氧化性和抗腐蚀性等特点,因此在航空发动机、燃气轮机、核工业等领域得到广泛应用。
三、合金元素分析高温合金的力学性能和抗腐蚀能力受到合金元素的影响较大。
常见的合金元素包括铬、钴、镍、铝、钛、铌等。
这些元素在合金中发挥着不同的作用,如提高熔点、增强抗氧化性和抗腐蚀能力等。
对于不同类型的高温合金,需要根据应用需求进行合理的元素配比,以获得最佳的性能表现。
四、制备工艺研究高温合金的制备工艺对其性能具有重要影响。
常见的制备工艺包括真空感应熔炼、真空电弧熔炼、电渣重熔等。
这些工艺能够控制合金的纯净度、成分均匀性等,从而影响其力学性能和抗腐蚀能力。
此外,热处理工艺也是关键的制备环节,通过控制加热温度、冷却速度等参数,可以调整合金的组织结构和力学性能。
五、力学性能评价高温合金的力学性能是其应用的重要指标之一。
常见的力学性能测试包括拉伸试验、弯曲试验、冲击试验等。
通过这些测试可以评价高温合金在不同温度和应力状态下的力学性能,如抗拉强度、屈服强度、延伸率等。
此外,高温疲劳性能也是评价高温合金力学性能的重要指标之一,对于发动机叶片等关键部件的可靠性具有重要意义。
六、抗腐蚀性能高温合金的抗腐蚀能力是其应用的重要指标之一。
在高温环境下,高温合金容易受到氧化和腐蚀的作用,导致其性能下降。
因此,高温合金需要具有良好的抗腐蚀能力,以保持其长期稳定的使用寿命。
《高温合金简述》课件
3
未来发展
随着技术的不断创新,取向结晶技术在高温合金制备中的应用前景广阔。
高温合金的热处理工艺
1
固溶处理
高高温合金的强度和耐腐蚀性能。
3
退火处理
改善高温合金的晶粒结构和内部应力。
高温合金的机械性能和腐蚀性能
机械性能
高温合金具有高强度、高硬度和良好的韧性。
腐蚀性能
《高温合金简述》
高温合金是一种特殊的金属材料,具有出色的耐高温性能和机械性能,被广 泛应用于航空航天、能源、化工、医疗器械和汽车工业等领域。
高温合金的分类
镍基合金
包括有铸造合金、变形合金和粉末冶金合金 等。
铁基合金
具有良好的耐腐蚀性能和高温强度,适用于 核电和石油化工等领域。
钴基合金
应用于高温腐蚀环境中,例如炼油和化工行 业。
高温合金的组成和制造工艺
合金组成
制造工艺
高温合金通常由金属元素和合金元素组成,如镍、 铁、钴、钛和铝等。
高温合金的制造过程包括熔炼、铸造、变形加工 和热处理等。
取向结晶技术在高温合金制备中的应用
1
取向结晶原理
通过控制结晶取向,提高高温合金的性能和使用寿命。
2
应用案例
取向结晶技术已成功应用于航空发动机叶片等高温合金零件的制备。
钛基合金
具有良好的高温强度和耐腐蚀性能,用于航 空航天和船舶制造。
高温合金的特性及应用
1 耐高温性能
高温合金具有出色的耐高温性能,可长时间在高温环境中工作。
2 优异的机械性能
高温合金具有高强度、高硬度和良好的抗腐蚀性能。
3 广泛应用领域
高温合金被广泛用于航空航天、能源、化工、医疗器械和汽车工业等领域。
DD419_镍基单晶高温合金980_℃下低周疲劳行为研究
第42卷第4期2023年8月沈㊀阳㊀理㊀工㊀大㊀学㊀学㊀报JournalofShenyangLigongUniversityVol 42No 4Aug 2023收稿日期:2022-12-27基金项目:国家自然科学基金项目(51871221)作者简介:祝祥(1997 )ꎬ男ꎬ硕士研究生ꎮ通信作者:杜晓明(1976 )ꎬ男ꎬ教授ꎬ博士ꎬ研究方向为先进铝合金的制备与加工成型ꎮ文章编号:1003-1251(2023)04-0069-06DD419镍基单晶高温合金980ħ下低周疲劳行为研究祝㊀祥1ꎬ杜晓明1ꎬ刘纪德2(1.沈阳理工大学材料科学与工程学院ꎬ沈阳110159ꎻ2.中国科学院金属研究所ꎬ沈阳110016)摘㊀要:对DD419镍基单晶高温合金在980ħ下的低周疲劳行为进行试验研究ꎬ并对疲劳数据进行分析ꎬ获得该温度下合金疲劳参数ꎮ结果表明:该合金低周疲劳变形过程中ꎬ弹性变形起主要作用ꎬ塑性变形较低ꎻ循环应力响应行为以先循环软化㊁再趋于稳定为主要方式ꎬ并且随着应力幅的增加ꎬ循环寿命不断降低ꎮ低应变幅下ꎬ合金的疲劳断裂表现为脆性断裂的特征ꎬ并呈现出明显的多源疲劳特征ꎬ微观断口形貌的主要特征是出现准解理台阶ꎬ可判断准解理断裂是主要的断裂机制ꎮ关㊀键㊀词:镍基单晶高温合金ꎻ低周疲劳ꎻ疲劳寿命ꎻ断裂机制中图分类号:TU973.2+54文献标志码:ADOI:10.3969/j.issn.1003-1251.2023.04.011StudyonLowCycleFatigueBehaviorofDD419NickelBaseSingleCrystalSuperalloyat980ħZHUXiang1ꎬDUXiaoming1ꎬLIUJide2(1.ShenyangLigongUniversityꎬShenyang110159ꎬChinaꎻ2.InstituteofMetalResearchꎬChineseAcademyofSciencesꎬShenyang110016ꎬChina)Abstract:Thelow ̄cyclefatiguebehaviorofDD419Nickel ̄basedsinglecrystalsuperalloyat980ħisexperimentallystudiedandthefatiguedataisanalyzedtoobtainthefatiguepa ̄rameters.Theresultsshowthatelasticdeformationplaysamajorroleintheprocessoflowcyclefatiguedeformationꎬwhileplasticdeformationisrelativelylow.Thecyclicstressre ̄sponsebehavioriscyclicsofteningfirstandthenstabilizingꎬandthecycliclifedecreaseswiththeincreaseofstressamplitude.Atlowstrainamplitudeꎬthefatiguefractureoftheal ̄loyshowsthecharacteristicsofbrittlefractureꎬandpresentsobviousmulti ̄sourcefatiguecharacteristics.Themainfeatureofthemicroscopicfracturemorphologyisthepresenceofquasi ̄dissociationfractureꎬbywhichitcanbejudgedthatthequasi ̄dissociationfractureisthemainfracturemechanism.Keywords:nickel ̄basedsinglecrystalsuperalloyꎻlowcyclefatigueꎻfatiguelifeꎻfracturemechanism㊀㊀DD419镍基单晶高温合金相较于其他高温合金ꎬ具有高温强度高㊁综合力学性能好㊁铸造工艺性能良好等优势ꎬ广泛应用在航空发动机的涡轮叶片中[1]ꎮ与国外的CMSX ̄4高温合金相比ꎬDD419合金在拉伸性能㊁蠕变性能㊁抗氧化性能㊁耐热和耐腐蚀等方面的表现基本相近[2-3]ꎬ且其含铼元素少㊁制备成本低㊁使用范围更广ꎮ疲劳是高温合金最主要的失效形式ꎬ低周疲劳损伤又是涡轮叶片材料的主要失效形式之一ꎮ为确保构件服役过程中的安全与稳定ꎬ很多学者研究了高温合金材料的疲劳性能ꎮFan等[4]研究了镍基单晶高温合金DD10分别在温度为760ħ和980ħ下不同应变幅的低周疲劳行为ꎬ结果表明:在高应变范围内ꎬ由于塑性变形ꎬ合金在760ħ时更容易萌生裂纹ꎻ在低应变范围内ꎬ980ħ时断口会出现明显的氧化损伤ꎬ加速了裂纹萌生ꎮCharles等[5]研究了CMSX ̄4合金低周疲劳过程中位错结构的变化ꎬ得出位错形态在低应力下类似于蠕变㊁高应力下与拉伸断裂类似的结论ꎮDD419合金常作为燃气轮机涡轮叶片材料ꎬ其工作温度通常能达到980ħꎮ因此ꎬ本文研究DD419合金在980ħ下的低周疲劳断裂行为ꎬ并从理论上分析应变-寿命关系㊁循环应力响应行为及疲劳裂纹的产生与扩展行为之间的关系ꎬ以期获得关于该合金低周疲劳行为较为完整的认识ꎮ1㊀试验部分1.1㊀试样的制备试验选用含Re第二代镍基单晶高温合金ꎬ其成分含量见表1ꎮ首先ꎬ用真空感应炉(VIDP ̄25型ꎬ沈阳真空技术研究所有限公司)冶炼试验合金的母合金ꎬ并在真空条件下浇铸形成母合金铸锭ꎬ采用螺旋选晶法ꎬ在工业用大型双区域加热真空高梯度单晶炉(ZGD ̄2型ꎬ锦州航星真空设备有限公司)中制备具有<001>取向的单晶棒材ꎻ然后ꎬ用热电偶温度计测量箱式热电阻炉(CWF型ꎬ德国CARBOLITEGERO公司)的温度ꎬ测温结果满足ʃ5ħ的误差范围内再对单晶棒材进行热处理操作ꎻ之后ꎬ进行固溶处理(温度1280~1300ħꎬ时间为9hꎬ空冷)ꎻ最后ꎬ进行两级时效处理(温度1110~1150ħꎬ时间4hꎬ空冷ꎻ温度870ħꎬ时间14hꎬ空冷)ꎮ经完全热处理之后ꎬ将单晶棒材试样加工成如图1所示的尺寸ꎮ图1㊀单晶棒材试样尺寸表1㊀DD419合金成分含量(质量分数)%CrCoWMoReAlTiTaHfNi6.809.306.501.003.005.801.106.500.09余量1.2㊀试验方法低周疲劳试验在电液伺服疲劳试验机(100kN ̄8型ꎬMTS系统公司)上进行ꎬ试验温度为980ħꎬ试验数据采集(按照对数采集)与处理全部在计算机上进行ꎮ具体试验条件见表2ꎮ表2㊀高温低周疲劳试验条件试验温度/ħ试验波形应变比应变速率/s-1加载频率/Hz介质控制方式980三角波0.050.0060.15~0.3空气恒定应变㊀㊀DD419合金试样在低周疲劳试验后ꎬ采用线切割切下约2~3mm的断口试样ꎬ切割时尽量避07沈㊀阳㊀理㊀工㊀大㊀学㊀学㊀报㊀㊀第42卷免破坏或污染切割部位ꎮ切割结束后将断口试样置于盛有丙酮溶液的烧杯中ꎬ并用超声波仪器清洗ꎬ冲洗完毕后烘干ꎬ得到清洁干净的断口试样ꎮ随后ꎬ采用扫描电子显微镜(S ̄3400N型ꎬ日立公司)观察断口的宏观和微观形貌ꎮ2㊀结果与讨论2.1㊀应变-寿命行为测得DD419高温合金在980ħ下的弹性应变幅(Δεe/2)㊁塑性应变幅(Δεp/2)和总应变幅(Δεt/2)与疲劳寿命(2Nf)之间的关系ꎬ在双对数坐标系下绘制关系曲线ꎬ如图2所示ꎮ图2㊀应变-疲劳寿命关系曲线㊀㊀塑性应变幅值和弹性应变幅值的交点称为过渡寿命ꎬ图2中两条曲线无交点ꎬ故DD419合金低周疲劳过程中不存在过渡寿命ꎮ由图2可见ꎬ弹性应变幅远远大于塑性应变幅ꎬ这一特点与多数高强度镍基高温合金相似ꎮ因此ꎬ在低周疲劳区间ꎬ弹性应变在变形中占主导地位ꎬ材料疲劳寿命的长短主要取决于强度ꎮ文献[6]指出ꎬ多数钴基合金由于塑性较好ꎬ在断裂过程中塑性往往起主要作用ꎮ对于恒定应变幅控制下的应变-寿命曲线ꎬ可用Manson ̄Coffin[7]寿命模型来表达ꎬ公式为Δεt2=Δεe2+Δεp2=σfᶄE(2Nf)b+εfᶄ(2Nf)c(1)式中:σfᶄ为疲劳强度系数ꎻb为疲劳强度指数ꎻεfᶄ为疲劳延性系数ꎻc为疲劳延性指数ꎻE为弹性模量ꎮ将应变比为0.05的DD419低周疲劳数据进行拟合ꎬ得到与疲劳相关的系数ꎬ代入式(1)可得Δεt2=0.0589(2Nf)-0.6173+0.0233(2Nf)-0.1784(2)根据式(2)并利用线性回归分析方法即可确定DD419镍基单晶高温合金在980ħ下的低周疲劳参数σfᶄ㊁εfᶄ㊁b㊁cꎬ如表3所示ꎮ表3㊀DD419合金疲劳参数试验温度/ħσfᶄ/MPaεfᶄbcKᶄ/MPanᶄE/GPa98020490.0589-0.1784-0.617339070.2691882.2㊀循环应力-应变关系材料的循环应力-应变曲线能较好地体现低周疲劳条件下材料的实际应力和应变特征ꎮDD419高温合金循环应力-应变关系曲线如图3所示ꎮ图3中曲线由半寿命附近的滞回曲线获得ꎬ详见文献[8]ꎬ可采用下式描述Δσ2=Kᶄ(Δεp2)nᶄ(3)式中:Δσ/2为应力幅ꎻKᶄ为循环强度系数ꎻnᶄ为循环应变硬化指数ꎮ通过对图3中的试验数据进行非线性拟合ꎬ即可确定Kᶄ与nᶄ值(见表3)ꎮ图3㊀循环应力-应变关系曲线2.3㊀循环应力响应行为循环应力响应行为主要包括循环硬化㊁循环17第4期㊀㊀㊀祝㊀祥等:DD419镍基单晶高温合金980ħ下低周疲劳行为研究稳定和循环软化三个阶段ꎮ在恒定应变控制的低周疲劳循环中ꎬ随着加载周次增加ꎬ应力逐渐上升是循环硬化ꎬ反之为循环软化ꎮ循环硬化和软化现象与材料的位错运动有关[9]ꎬ循环硬化可导致材料性能下降甚至失效ꎬ循环软化常伴随着循环应力水平的快速下降ꎬ通常出现在已经充满了位错缠结和阻碍的冷加工合金中ꎮ循环应力响应曲线反映了双对数坐标下应力幅与循环周次的关系ꎬDD419高温合金在980ħ下循环应力响应曲线如图4所示ꎮ图4㊀DD419在980ħ下循环应力响应曲线㊀㊀从图4中可看出ꎬDD419合金的循环应力响应行为与应变幅的大小密切相关ꎬ随着总应变幅值的不断增加ꎬ合金所受应力幅值亦逐渐增大ꎬ且疲劳寿命随循环周次减小而缩短ꎮ当应变幅为0.3%时ꎬ合金在循环过程中的应力响应行为呈现先循环软化㊁再过渡到循环稳定阶段ꎬ随后出现短暂硬化阶段ꎬ最后过渡到循环稳定阶段ꎬ直至突然断裂ꎻ当应变幅为0.4%时ꎬ合金循环应力响应行为的整体趋势与总应变幅为0.3%时相近ꎬ不同之处在于总应变幅为0.4%时ꎬ合金循环稳定阶段的疲劳周次要少ꎬ且循环软化行为更加明显ꎻ当总应变幅为0.5%时ꎬ合金首先显示出循环硬化ꎬ继而转入循环稳定过程ꎬ最后萌生出裂纹ꎬ并发生突然断裂ꎻ在总应变幅达到0.6%㊁0.7%时ꎬ由于循环周次不断上升ꎬ合金的循环应力响应行为也趋于稳定ꎬ但在疲劳过程的中期ꎬ合金的循环应力响应曲线由循环硬化过渡到循环软化ꎬ而疲劳过程后期ꎬ循环应力响应曲线又呈现了迅速下降的态势ꎬ随之在很短的疲劳周次中出现了突然断裂ꎮ2.4㊀断口形貌分析镍基高温合金疲劳断口的一个典型特征是有多个疲劳源区[10]ꎮ图5为总应变幅分别为0.3%㊁0.5%㊁0.6%下断口的宏观形貌ꎮ图5㊀不同应变幅下疲劳断口的宏观形貌㊀㊀宏观上看ꎬ高温合金的疲劳断口形貌一般都比较粗糙ꎬ断口颜色呈青蓝色ꎮ疲劳裂纹主要萌生于试样边缘及附近ꎬ且有多个疲劳源ꎮ从图5中可见ꎬ随着总应变幅的增加ꎬ断口边缘及表面出现的疲劳裂纹也逐渐变多ꎬ导致疲劳断裂拓展速率加快ꎬ疲劳寿命降低ꎮ另外ꎬ疲劳断口区域主要由疲劳源㊁疲劳扩展区和瞬断区三部分组成[11-12]ꎬ图中A㊁B㊁C分别代表疲劳源区㊁疲劳扩展区和瞬断区ꎬ三个区域具有明显的特征ꎮ随着总应变幅的增大ꎬ断口中三个部分的面积也发生27沈㊀阳㊀理㊀工㊀大㊀学㊀学㊀报㊀㊀第42卷了变化ꎬ其中瞬断区面积变化最大ꎬ在整个断口区域所占比重越来越大ꎻ随着低周疲劳测试过程中总应变幅的增加ꎬ合金在低周疲劳过程中承受的外加载荷逐渐增大ꎬ从而导致DD419合金低周疲劳断口中瞬断区的面积逐渐增大ꎮ图6为不同应变幅下疲劳断口的微观形貌ꎮ对于同一合金ꎬ在低周疲劳试验过程中ꎬ随着应变幅值的增大ꎬ疲劳源区域的光滑度降低ꎬ平坦的小平面也减少ꎬ使得疲劳源区域表面逐渐变得粗糙ꎻ这是由于伴随应变幅值的增加ꎬ微观中滑移带或位错结构与合金中的强化粒子γᶄ相的交互作用加剧ꎬ导致强化粒子γᶄ相失去其有序结构ꎬ降图6㊀不同应变幅下疲劳断口的微观形貌低了γᶄ相对合金基体γ相的强化作用ꎬ从而导致合金的抗疲劳变形能力下降ꎬ合金的循环疲劳周次逐渐减少[13]ꎮ因此ꎬ疲劳过程中疲劳源区的断面所经受的持续摩擦和挤压的次数也在减少ꎬ表面的光滑程度也逐渐降低ꎮ在低应变幅下ꎬ疲劳扩展区断口处存在明显的裂纹ꎬ并沿晶面拓展ꎬ如图6(a)所示ꎻ断口表面存在许多短小的裂纹ꎬ局部区域存在撕裂棱和准解理台阶的特征ꎬ扩展区还出现不明显的疲劳辉纹ꎬ可能是氧化腐蚀较严重导致ꎬ如图6(b)所示ꎻ部分区域还存在很多深浅不一的韧窝和孔洞ꎬ如图6(c)所示ꎮ瞬断区断口处有明显的金属滑移痕迹ꎬ并出现了准解理台阶ꎬ因此可判断合金的断裂机制为准解理断裂ꎮ文献[14-15]指出ꎬ随温度的上升ꎬ更容易发生位错的交滑移和攀移ꎬ在不动位错累积到一定水平时ꎬ就会出现准解理断裂ꎮ3㊀结论本文研究了DD419镍基单晶高温合金在980ħ下的低周疲劳行为ꎬ得到如下结论ꎮ1)根据Manson ̄Coffin寿命模型ꎬDD419疲劳断裂过程中弹性变形起主要作用ꎮ2)980ħ下ꎬ由于位错的往复运动和交互作用ꎬDD419镍基单晶高温合金的循环应力响应行为在0.3%㊁0.4%应变幅下表现为先循环软化ꎬ后由循环硬化过渡到循环稳定阶段ꎬ最后突然断裂ꎻ在0.5%应变幅下首先出现循环硬化ꎬ继而转入到循环稳定阶段ꎬ最后断裂ꎻ0.6%㊁0.7%应变幅下表现为先稳定阶段ꎬ后循环硬化又过渡到循环软化ꎬ最后逐渐稳定ꎬ直至突然断裂ꎮ3)DD419镍基单晶高温合金在980ħ低周疲劳断裂特征表现为明显的多裂纹源性ꎬ随着应变幅的降低ꎬ裂纹数目也逐渐减少ꎬ疲劳寿命随之增加ꎮ在0.3%㊁0.5%㊁0.6%应变幅下ꎬ裂纹萌生于试样表面位置ꎬ出现准解理台阶ꎬ因此判断合金的断裂机制为准解理断裂ꎮ参考文献:[1]史振学ꎬ胡颖涛ꎬ刘世忠.不同温度下镍基单晶高温合金的低周疲劳性能[J].机械工程材料ꎬ2021ꎬ4537第4期㊀㊀㊀祝㊀祥等:DD419镍基单晶高温合金980ħ下低周疲劳行为研究(3):16-20ꎬ28.[2]赵运兴ꎬ员莹莹ꎬ马德新ꎬ等.高温合金CMSX ̄4和DD419单晶铸件中共晶含量的试验研究[J].航空制造技术ꎬ2022ꎬ65(17):74-80.[3]李寒松ꎬ孙士江ꎬ刁爱民ꎬ等.热等静压对DD419单晶高温合金组织与持久性能的影响[J].铸造ꎬ2021ꎬ70(5):554-559.[4]FANZDꎬWANGDꎬLOULH.Corporateeffectsoftemperatureandstrainrangeonthelowcyclefatiguelifeofasingle ̄crystalsuperalloyDD10[J].ActaMet ̄allurgicaSinica(EnglishLetters)ꎬ2015ꎬ28(2):152-158.[5]CHARLESCMꎬDREWGAꎬBAGNALLSꎬetal.Dislocationdeformationmechanismsduringfatigueofthenickel ̄basedsuperalloyCMSX ̄4[J].MaterialsScienceForumꎬ2007ꎬ62:546-549.[6]储昭贶ꎬ于金江ꎬ孙晓峰ꎬ等.DZ951合金的持久性能与断裂行为[J].稀有金属材料与工程ꎬ2009ꎬ38(5):834-837.[7]张罡ꎬ龙占云ꎬ赵凯ꎬ等.WFG36Z钢焊接接头低周疲劳性能与寿命的试验研究[J].沈阳工业学院学报ꎬ1994(2):7-12.[8]刘雪莹ꎬ陈立佳ꎬ周舸ꎬ等.应变波形对Inconel625合金低周疲劳性能的影响[J].稀有金属材料与工程ꎬ2021ꎬ50(4):1263-1269.[9]水丽.应变幅对一种新型镍基单晶高温合金高温低周疲劳性能的影响[J].机械工程材料ꎬ2022ꎬ46(6):31-35ꎬ43.[10]刘柳.一种镍基单晶高温合金低周疲劳行为的研究[D].沈阳:东北大学ꎬ2016.[11]SHUILꎬLIUP.Low ̄cyclefatiguebehaviorofanickelbasesinglecrystalsuperalloyathightemperature[J].RareMetalMaterialsandEngineeringꎬ2015ꎬ44(2):288-292.[12]闫鹏ꎬ冯寅楠ꎬ乔双ꎬ等.镍基变形高温合金低周疲劳研究进展[J].稀有金属ꎬ2021ꎬ45(6):740-748. [13]张敏.一种镍基单晶高温合金蠕变损伤行为研究[D].沈阳:沈阳工业大学ꎬ2022.[14]朱强.GH4698镍基合金高温低周疲劳行为及断裂机理[D].哈尔滨:哈尔滨工业大学ꎬ2016.[15]孙超.N18合金低周疲劳行为研究[D].成都:西华大学ꎬ2006.(责任编辑:徐淑姣)(上接第68页)[26]刘铠铭ꎬ姜秀榕ꎬ林昕ꎬ等.羧甲基壳聚糖对Cr(Ⅵ)吸附性能及吸附热力学㊁动力学研究[J].离子交换与吸附ꎬ2021ꎬ37(3):234-243.[27]JUSGꎬXUEFꎬQIANJYꎬetal.SynthesisofGa3+dopedlithiummanganeseionsieveforLi+extractionanditsadsorptionthermodynamicbehavior[J].Separa ̄tionScienceandTechnologyꎬ2022ꎬ57(18):2923-2936. [28]KALAITZIDOUKꎬZOUBOULISAꎬMITRAKASM.Thermodynamicstudyofphosphateadsorptionandre ̄movalfromwaterusingironoxyhydroxides[J].Wa ̄terꎬ2022ꎬ14(7):1163.(责任编辑:宋颖韬)47沈㊀阳㊀理㊀工㊀大㊀学㊀学㊀报㊀㊀第42卷。
绿色切削Ni基高温合金GH4169刀具磨损研究
2008年8月第33卷第8期润滑与密封LUBR I C A TI ON EN GI N EER I N GA ug .2008V ol 133No 183基金项目:国家自然科学基金资助项目(50675053)1收稿日期作者简介韩荣第(—),男,教授,博士生导师,主要研究方向为高速超高速切削技术、绿色切削技术、难加工材料加工技术及特种刀具技术12@111绿色切削N i 基高温合金G H4169刀具磨损研究3韩荣第 王 辉 刘俊岩 王 扬(哈尔滨工业大学机电工程学院 黑龙江哈尔滨150001)摘要:N i 基高温合金G H 4169的切削加工性非常差,采用极压切削液会污染环境,不符合可持续发展要求。
提出了用过热水蒸汽作冷却润滑剂的绿色切削技术,分别在干切、乳化液和水蒸汽条件下采用硬质合金刀具YG 6对GH4169进行了刀具磨损试验,通过扫描电镜(SE M )及电子能谱(E DS)分析,研究了刀具磨损形貌及磨损机制,并给出了刀具后刀面磨损曲线。
试验结果表明:YG 6切削G H4169时主要发生粘结磨损和扩散磨损,用水蒸汽作冷却润滑剂后刀面磨损比干切和乳化液时分别减小约50%、25%。
关键词:绿色切削;刀具磨损;N i 基高温合金;硬质合金刀具;水蒸汽中图分类号:T G50115 文献标识码:A 文章编号:0254-0150(2008)8-012-4Study on Tool W ear of Green Cutt i ng Nickel 2ba s ed Supera lloy GH4169Ha n Rongd i W a ng Hu i L iu J unya n W ang Ya ng(School of M echatronics Enginee ring,Harb i n Institut e of Techn o l ogy,Harbin He il ongjiang 150001,China )A bstr ac t:The machinability of nickel 2based superalloy GH4169is very p oo r,the tr aditional mach in ing of GH 4169u sing the cutting fluid s pollu tes envir onments .A ne w gr een cutting technology with w ater vapo r as c oolan ts and lub ricants was p r opo sed .A set of t oo l wear tests u sing carbide tool YG6w ere perf or med under d ry cu tting,oil e mulsion and water va 2po r,res p ectively .The mor p hologies of the worn r ake faces wer e ob ser ved using a scann ing electr on m icr oscop e (SE M ),the r ake wear mechan is m was resear ched based on the analysis of ener gy dispersive spectr oscop y (ED S),the curve of flank wear was carried out .The results of the experi mental studies ind icate that the t oo l wear is adhesive and d if fu sion wear,the t oo l flank wear is reduced about 50percen t and 25percen t w ith the app lication of water va por as c oolants and lub ricants,co mpared to d r y cu tting and o il e mulsi on cond ition at the sa me cutting vel ocity .Keyword s :gr een cutting;t oo l wear ;n ickel 2based sup erall oy;car b ide tool;water vapo r N i 基高温合金GH4169可在600~1000℃的高温氧化气氛中及燃气腐蚀条件下工作,故在航空、航天领域得到广泛应用,其在室温下抗拉强度σb 达到1393MPa,切削加工性k v 仅为012,因此其切削加工非常困难[-2]。
ICP在钢铁中的应用
2.0 1.82 31.41 4.0 2005.8 4.0 2.13
3.0 30.62 1988.7 2.21
4.0 29.28 1794.5 2.24
5.0 27.85 1744.1 2.38
硅锰强度降低,磷增加,可能磷受铁的微干扰。但可用基体匹配抵消。
– 标准样品分析 标准值 0.22 0.256 0.351 0.065 0.139 Si(%) 测定值 RSD 0.22 0.249 0.349 0.064 0.141 0.27 0.15 0.26 2.0 1.0 Mn(%) 标准值 测定值 RSD 0.83 0.531 0.851 0.778 0.292 0.83 0.515 0.851 0.788 0.286 0.11 0.08 0.08 0.1 0.4 P(%) 标准值 测定值 RSD 0.049 0.021 0.016 0.026 0.014 0.050 0.020 0.016 0.027 0.016 3.3 6.9 6.7 3.5 6.9
Mo Nb Ni P Pb Pr Si Sn Ti v W Zr
ICP-AES(%) 检测限 0.0004 0.001 0.0002 0.0002 测定下限 0.00 0.005 0.001 0.001 0.0017 0.0014 0.0004 0.0006 0.00006 0.0005 0.0003 0.00 0.0013 检测限 0.001 0.003 0.0012 0.0005
(二)普碳 钢中十元素分析 1样品处理, 0.5000g样品加硝酸60ml,盐酸5ml,低温 加热溶解,转移到100ml容量瓶,过滤后测定。 2 用高纯铁做基体配标样。 3分析条件:高频功率1KW,冷却气12升/分,0.7 L/min, 4分析线:Al308.215nm, Co 228.616nm, Cr 286.257nm, Cu 327.396nm, Mn 293.306nm, Mo 281.615nm, Ni 341.477nm, Si 251.612nm, Ti 368.519nm, V 310.230nm. 5 方法的检出限(表) 6:方法的精密度
高温合金精品PPT课件
4.提高高温合金性能的途径和方法
(1) 结构强化
(2) 1) 固溶强化 加入其它元素,如不同原子尺寸的元素钴、钨、
钼 (3) 等,引起基体金属的点阵畸变。钨、钼可缓减基体金属扩散;钴降低
合 (4) 金基体的堆垛层错能,从而提高合金的高温稳定性。
固溶强化与下列因素有关:
① 溶质和溶剂原子大小差。溶质原子产生点阵畸变的长程内应力场,阻 碍位错运动。
形变速率显著增加,当达图中D点时,材
料断裂,温度越高,承受力越大,蠕变
断裂时间越短。
图2 典型的蠕变曲线
7
提高位错在滑移面上运动的阻力,减缓位错扩散型运动 过程,改善晶界结构状态,以增加晶界强化作用,或消除晶 界在高温时的薄弱环节,以提高高温合金高温力学性能。
(2) 抗腐蚀性
提高抗氧化、硫化、氮化、碳化、热腐蚀性,可采用在合金中加 入其它元素,或在合金表面涂层的方法,如在合金的表面渗铝、渗硅或 鉻铝、鉻硅共渗,陶瓷涂层等。
缺点:一般钴基高温合金含w Ni = 10%~22% 和 w Cr = 20%~30%,以
及钨、钼、钽、铌等固溶强化和碳化物形成元素,其含碳量较高,是以 碳化物为主要强化相的高温合金,缺少共格类的强化相,中温强度不如 镍基高温合金。
钴是重要的战略物质,大多数国家缺乏,因此发展受到严重限制。
5
3.高温合金的高温性能要求
(High-temperature alloy)
1. 高温合金的定义和发展 2. 高温合金的特性和分类 3. 高温合金的高温性能要求 4. 提高高温合金性能的途径和方法 5. 高温合金的应用 6. 高温合金的未来 7.高温合金的制备工艺
1
1.高温合金的定义和发展
高温合金是指能在600~1200℃高温下仍能保持 按设计要求正常工作的金属材料。
NiAl金属间化合物的强韧化研究
NiAl金属间化合物的强韧化研究3朱 凤1,吴根华1,赵 杰2(1.安庆师范学院化学化工学院,安徽安庆246003;2.大连理工大学材料科学学院,辽宁大连116024)摘 要:对NiAl金属间化合物的强韧化研究进行了介绍,包括晶粒细化法、合金化法、复合化法、以及提高制备工艺等,并指出了NiAl金属间化合物强韧化研究中存在的问题和未来的研究趋势。
关键词:NiAl金属间化合物;强韧化;合金化;复合化中图分类号:TB331 文献标志码:AR esearch on Strengthening and Toughening of NiAl Inter2metallic CompoundsZHU Feng1,WU G enhua1,ZHAO Jie2(1.Department of Chemistry,Anqing Teacher’s College,Anqing246003,China;2.School of Material Science and Engineering,Dalian Universty of Technology,Dalian116024,China)Abstract:In recent years,the room temperature brittleness and the high temperature strength of NiAl inter2metallic have become the researching focuses.This paper introduced some researching results of NiAl inter2metallic about strengthe2 ning and toughening such as grain refinement,alloying,fabricating composites,and improving fabricating techniques etc. Furthermore,the existing problems and the researching trends were also pointed out.K ey w ords:NiAl inter2metallic compound,Strengthening and toughening,Alloying,Composite NiAl金属间化合物由于具有低密度(为Ni基高温合金的2/3)、高熔点(1638℃)、高热导率(76 W/m・K)以及优异的抗氧化性能成为下一代高温结构材料的有力竞争者。
第三章(高温合金的焊接)
70年代以后,我国开始引进欧美发动机WS-8、WS-9、WZ-6、 WZ-8,并研制生产出WP-13 等发动机,相应引进和试制了一批欧美体 系的高温合金,并按欧美标准进行质量管理和生产,使我国高温合金 生产水平接近西方工业国家的水平。与此同时,我国自行研究和开发 了一批新的镍基高温合金,如GH4133、GH4133B、GH3128、GH170、 K405、K423A、K419和537等。
● Al、Ti同时存在,部分Ti代替Al, γ′相变为Ni3(Al, Ti),Ti促进γ′相变析出,并提高γ′相的强度;。
● Al、Ti总量决定γ′相数量。 γ′相越多,合金高温性 能越高;
● W、Mo、Nb、Ta等原子半径大的元素,不同程度地进入 γ′,使合金的热稳定性提高;
● Ni基合金中Fe控制得很低。ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
具体归纳为: (a) 在镍中能形成无限固溶体或者溶解度很大的元素。 (b) 原子半径比镍大的合金元素,加入到镍的固溶体中时,将会使点
阵常数增大。 (c) 高温蠕变时应考虑扩散型变形机构的影响,利于加强原子间的结
合力。 (d) 固溶体中溶质原子的补给、不均分布有助于合金热强性的提高。 (e) 溶质原子的加入,还可以通过改变位错的某种属性、阻止位错高
航空喷气发动机生产的需要是我国高温合金发展的动力。材料 标准是高温合金设计、生产、验收的技术依据,1956年我国正式 开始研制生产高温合金,第一种高温合金是GH3030,WP-5火焰筒 ,有抚顺钢厂、鞍山钢铁公司、冶金部钢铁研究总院、航空材料 研究所和410厂共同承2担试制任务,1957年顺利通过长期试车后 投入生产。到1957年底,继GH3030合金之后,WP-5 发动机用的 GH4033、GH34和K412合金相继试制成功。
镍基高温合金laves相
镍基高温合金laves相
镍基高温合金中的Laves相是指一种特定的金属间化合物,通常由镍、铬和钼组成。
Laves相在镍基高温合金中的存在对其高温性能和力学性能具有重要影响。
首先,让我们来谈谈Laves相的组成和结构。
Laves相是一种典型的金属间化合物,其晶体结构通常属于六方最密堆积结构或者立方最密堆积结构。
在镍基高温合金中,Laves相的形成通常是由于合金中存在的铬和钼等元素与镍形成了特定的化合物。
Laves相的形成不仅取决于合金的成分,还受到合金的热处理工艺和热力学条件的影响。
其次,我们来探讨Laves相在镍基高温合金中的作用。
Laves 相在合金中的存在可以显著影响合金的高温性能和力学性能。
一方面,Laves相的形成可以提高合金的高温强度和抗氧化性能,使合金具有优异的高温稳定性。
另一方面,Laves相也可能对合金的冷加工性能和热加工性能产生负面影响,因此在合金设计和制备过程中需要合理控制Laves相的含量和分布。
此外,针对Laves相在镍基高温合金中的研究和应用,科学家
和工程师们也在不断探索新的合金设计思路和热处理工艺,以优化Laves相的形成和分布,从而更好地发挥其对合金性能的调控作用。
总的来说,Laves相作为镍基高温合金中的重要组成部分,其
形成和性能调控对于合金的高温性能具有重要意义。
通过深入研究
和理解Laves相的特性和作用机制,可以为镍基高温合金的设计和
制备提供重要的参考和指导。
高温合金焊接研究现状及发展趋势
高温合金焊接研究现状及发展趋势摘要:硬质合金是一种粉末冶金制造的金属陶瓷材料,金属化合物(WC、TaC、TiC、NbC和其他碳化物)作为基体,过渡金属(Co、Fe和Ni)作为结合相。
由于强度高、硬度高、耐磨性高、热膨胀系数小、Roth硬度好等一系列优良特性,被称为“工业牙齿”。
作为切削刀具、高温高压成形工具、耐磨耐腐蚀零件等材料,广泛应用于航空航天、工程、石油工业、地质勘探等领域。
关键词:硬质合金;钢;焊接方法;发展趋势引言高温合金又称超合金(Superalloy),是一种基于第八组元素的合金材料,能够承受高温高压下的较大载荷,保持较高的表面稳定性。
高温合金一般具有良好的耐高温性、抗氧化性和耐腐蚀性、优良的抗疲劳性和抗蠕变性以及优良的结构稳定性。
是目前飞机发动机和地面燃气轮机热端零件的最佳材料。
1高温合金的概况及分类采用材料改造方法,可将高温合金分为铸造高温合金、锻造高温合金和新型高温合金。
当前,锻造高温合金在生产实践中占据主导地位。
膝关节置换术的最新发展成功研制了我国φ1.2m GH4698合金圆盘和φ0.8m GH4742合金圆盘,成功消除了进口依赖性,满足了我国大型船舶和燃气轮机的迫切发展需要。
铸态高温合金结构较为稳定,甚至其稳定的工作温度也可以提高到1827℃以上。
新型高温合金解决了高温合金的强分离和难形成问题,主要包括普通粉末冶金和氧化分散高温合金。
与前两种方法形成的超合金相比,新型超合金的应用范围更广。
2焊接方法2.1钎焊作为焊接硬质合金到钢的最传统的连接方法,连接性能主要取决于批次的选择。
因此,目前的研究主要集中在选择和研究开发批次,其中最常用的批次是铜批次、镍批次和银钎焊。
Cu基焊料具有良好的塑性和韧性,能很好地保护WC-co-hartll,并且与钢的热膨胀系数很好地匹配。
Cu合金与钢焊接时的残馀应力几乎可以忽略不计,因此引起了科学界和工业界的关注。
与纯Cu相比,含Sn、Mn、Zn、Al等合金元素的Cu基焊料具有较好的基体润湿性,成型Fe-Co基固体溶液提高了落叶松化合物的界面结合强度,从而获得了具有优良力学性能的焊接接头。
haynes214标准
haynes214标准Haynes214是一种高温合金,具有优异的高温强度和耐腐蚀性,广泛应用于航空航天、能源化工等领域。
以下是对Haynes214标准的具体介绍:1.成分与结构Haynes214高温合金的化学成分主要包括镍、铬和铝等元素。
这些元素的合理配比使其具有优异的高温性能。
例如,镍和铬的含量较高,能够提高合金的抗氧化性和耐腐蚀性,铝的加入则有助于提高高温强度。
此外,该合金还含有一定量的钛、硼等元素,以进一步优化其力学性能和耐腐蚀性能。
在结构方面,Haynes214合金具有单一奥氏体组织,这使其在各种温度下具有良好的结构稳定性和可靠性。
此外,合金中还含有一定量的碳和硅元素,以增加其硬度和耐磨性。
2.性能特点(1)高温强度:Haynes214合金具有优异的高温强度,能够在600℃以上的高温和一定的应力下长期工作。
这主要得益于其具有较高的熔点、良好的抗氧化性和耐腐蚀性以及优良的抗蠕变性能。
(2)耐腐蚀性:Haynes214合金在高温环境下能够抵抗多种腐蚀介质的作用,如氧化、还原、应力腐蚀开裂等。
这使其在能源、化工等领域中具有广泛的应用前景。
(3)疲劳性能与断裂韧性:Haynes214合金具有良好的疲劳性能和断裂韧性,能够在交变载荷和冲击载荷作用下保持结构的完整性。
这使得该合金在航空航天、能源等领域中能够满足各种复杂工况的要求。
(4)加工性能:Haynes214合金具有良好的加工性能,可以进行热加工、冷加工和焊接等操作。
此外,合金还具有良好的可塑性和可焊性,方便制造过程中各种形状和结构的实现。
3.应用领域(1)航空航天领域:由于Haynes214高温合金具有优异的高温强度和耐腐蚀性,因此在航空航天领域得到广泛应用。
例如,它可以用于制造航空发动机中的高温部件,如涡轮叶片、燃烧室等。
此外,在航天领域,该合金可用于制造火箭发动机中的高温部件以及太空船外部的保护层等。
(2)能源领域:在能源领域,Haynes214高温合金被广泛应用于石油化工、核工业等领域中的高温设备中。
冶金分析前沿ICP法发射光谱分析ICP法检出限与几种方法解读
P42 -43表3.1 ICP法检出限与几种方法的比较P52只用一个化学系统(一块光栅)就能覆盖全部光谱范围(165~800nm),则意味着仪器结构比较简单。
采用很高刻线的光栅,则需附加低刻线密度的光栅,才能覆盖全部光谱范围,这就增加了光学系统的复杂性。
亦有采用两块不同刻线密度(如2400刻线/mm和4320刻线/mm)的背靠背旋转光栅,可以覆盖全部光谱范围(165~800nm),既具有高分辨率而又不过于增加光学系统的复杂性。
目前采用高刻全息光栅的光谱范围在165~800nm(可分析铝167.020nm ),若配置适当的光学接口和检测器,还可扩展至小于150nm的远紫外光区(可分析氯134.724nm)。
具有代表性的光栅仪器是采用2400刻线/nm,一个光栅即可覆盖165~800nm的光谱范围。
单色器焦距为1ms时,利用1、2级光谱,可使仪器具有很高的分辨率:在紫外区(小于320nm)为0.005nm,在320~800nm(一级光谱)为0.010nm。
采用窄狭缝(如10um),有很高的实际分辨率。
短波段的谱线多,要求光谱仪有较高的分辨率,而长波区(大于500nm)的谱线少得多,可以不要求有很高的分辨率。
具有这样分辨率的仪器对消除光谱干扰很有好处。
可以很清晰分辨Fe四线——309.990nm、309.997nm、310.030nm、310.067nm,如图3.6所示。
可以很好的分开镉228.802nm和砷228.812nm的光谱(图 3.7),使百倍于镉的砷不干扰微量镉的测定;磷213.617nm与铜213.598nm,磷214.914nm。
与铜214.897nm的分析线均可以很好地分开。
P62-653.5 ICP-AES在冶金分析上的应用从上述ICP光源的特点和ICP直读仪器的发展可以看出,ICP-AES分析法是冶金分析中一个很理想的分析方法,特别是高分辨率的ICP仪器更适合于各种冶金物料,复杂基体的冶金产品的直接测定,可以减少样品的前处理操作。
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高温合金A S U G应用解析文档编制序号:[KKIDT-LLE0828-LLETD298-POI08]SUH660 镍基合金(UNS S66286/A286/SUH660/GH2132/)简介SUH660(UNS S66286/A286/SUH660/GH2132/)是Fe-25Ni-15Cr基高温合金,加入钼、钛、铝、钒及微量硼综合强化。
有可时效硬化高的机械性能。
该合金在温度高达约1300°F(700℃)保持良好的强度和抗氧化性能。
在700℃以下具有优于奥氏体不锈钢的高温强度,属于沉淀析出硬化耐热不锈钢。
与SUS 304相比Ni含量多,且添加有Ti、Al 等硬化元素。
因此,通过时效硬化处理,会有γ’相(fcc_Ni3(Al,Ti))析出,高温强度将得到显着提高。
在650℃以下具有高的屈服强度和持久、蠕变强度,并且具有较好的加工塑性和满意的焊接性能。
SUH660高强度和优异的加工特性使该合金用于飞机的各种部件和有用工业燃气涡轮机。
它也用于汽车发动机紧固件和应用多方面受到高层次的热量和压力的元器件,和近海石油和天然气行业。
适合制造在650℃以下长期工作的航空发动机高温承力部件,如涡轮盘、压气机盘、转子叶片、紧固件、承力环、机匣、轴类、紧固件、和板材焊接承力件等。
SUH660/A286相近牌号GH2132(中国),UNS S66286(美国),A286(美国),SUH660(日本),(德国)技术文件SUH660/A286材料特性·铁基高温·高强度合金SUH660/A286主要应用·燃气涡轮机锻件·适用于使用高达约1300°F的腐蚀环境,如燃气涡轮机·于1500°F的温度连续服务于氧化环境·飞机部件·汽车发动机紧固件·元器件·石油和天然气行业SUH660/A286溶炼与铸造工艺SUH660/A286合金可采用非真空感应+电渣,电弧炉+电渣和电弧炉+真空电弧以及真空感应+真空电弧等工艺溶炼。
SUH660/A286生产执行标准中国国家标准GJB2612-1996《焊接用高温合金冷拉丝材规范》GJB3020-1997《航空用高温合金环坯规范》GJB3165-1998《航空承力件用高温合金热轧和锻制棒材规范》GJB3167-1998《冷镦用高温合金冷拉丝材规范》GJB3317-1998《航空用高温合金热轧板规范》GJB3782-1999《航空用高温合锻制圆饼规范》GB/T14992-2005《高温合金牌号标准》GB/T14993-1994《转动部件用高温合金热轧棒材》GB/T14994-1994《高温合金冷拉棒材》GB/T14995-1994《高温合金热轧板》GB/T14996-1994《高温合金冷轧薄板》GB/T14996-1994《高温合金冷轧薄板》GB/T14997-1994《高温合金锻制圆饼》GB/T14998-1994《高温合金坯件毛坯》GB/T15062-1994《一般用途高温合金管》表2 SUH660/A286化学成份注:1冷拉棒、圆饼和环坯标准规定(Ti)%~%。
2热轧和冷轧板材标准规定(B)%~%、(Mn)≤%、(P)≤%、(S)≤%。
3冷拉焊丝标准规定(Al)≤%、(Ti)%~%、(Si)%~%、(P)≤%、(S)≤%。
4冷镦用丝材标准规定(Ti)%~%、(Si)%~%、(P)≤%、(S)≤%。
5热轧和锻制棒材标准规定(Cu)≤%。
表3 SUH660/A286物理性能热导率线膨胀系数优质合金线膨胀系数电阻率表4 SUH660/A286机械性能SUH660/A286室温机械性能SUH660/A286退火示例SUH660/A286退火SUH660/A286固熔热处理后时效处理SUH660/A286耐腐蚀性高于SUS 304(标准奥氏体不锈钢),在时效热处理后也保持不变。
用点蚀电位来评价耐点腐蚀性能SUH660/A286焊接性SUH660/A286合金对于薄板,可在与奥氏体不锈钢相同条件下进行点焊、TIG焊接、MIG焊接以及手工电弧焊。
SUH660/A286热处理SUH660/A286为沉淀析出硬化合金,如在固溶处理后进行时效处理,可提高强度,发挥出其特性。
一般进行如下所示的二级热处理。
固溶热处理 980℃,保持后油冷或水冷时效硬化处理 720℃,保持16小时后空冷固溶处理的冷却方法应采用油冷或水冷,薄板时也可进行空冷。
如果时效处理温度、保持时间等因素不够恰当时,有时无法获得目标强度,必须加以注意。
原则上出货状态是以固溶热处理后的状态出厂。
SUH660/A286热处理制度:材料标准规定的热处理制度见表;优质合金热处理制度为900℃±10℃,1-2h,油冷+750℃±10℃,16h,空冷。
注:冷拉棒和冷镦丝标准规定,性能检验不合格时,可以不大于760℃时效16h,合格后交货。
SUH660/A286锻造SUH660/A286锻造可以在1600至1850 F.重型锻造在温度1850-2200F的范围。
1、该合金具有良好的可锻性能,锻造加热温度1140℃,终锻900℃。
2、该合金的晶粒度平均尺寸与锻件的变形程度、终锻温度密切相关。
3、合金具有满意的焊接性能。
合金于固溶状态进行焊接,焊后进行时效处理。
合金在标准热处理状态下,在γ基体上有球关均匀弥散的NI3(Ti,Al)型γ'相以及SUH660/A286热加工SUH660/A286热成型,应加热至2100°F(1150℃)。
在1800°F(980℃),任何最终减少应大于10%,没有形成应1700°F(930℃)以下。
SUH660/A286抗氧化性能SUH660/A286合金在空气介质中试验100~300h后氧化速率。
SUH660/A286金相组织结构TiN,TiC,晶界有微量的M3B2,晶界附近可能有少量η相和L相SUH660/A286冷成型SUH660/A286冷成形应在材料上做固溶处理。
步骤和加工硬化率与铬镍铁合金INCONEL600和INCOLOY800合金相似。
一般最小直径弯曲的板或带和2次厚度板的1倍的厚度,形成类似于310不锈钢。
SUH660/A286切削性SUH660/A286切削性略优于标准奥氏体不锈钢。
切削时虽然可用高速钢工具,但应尽量使用超硬合金工具,必须将推进速度调慢,加大切削深度。
用标准方法容易加工,类似奥氏体(300系列)不锈钢的机械加工。
硬质合金工具是最适合高切削率在车削操作。
加工工艺:使用硬质合金刀具在英寸每转进给速度表面速度300-325 FPM。
使用水基冷却或润滑。
钻孔:高速钢钻头具有正前工作。
进给率“”每转,用较小的进给速度被钻较小孔的直径。
表面速度范围25-35英尺每分钟。
铣削:刚性的机器和装置是碾米抛光必不可少的。
切割速度为每分钟30-40表面英尺的进料速度“至”每铣刀齿应该被使用。
磨削行为是非常相似的。
湿磨最好使用氧化铝砂轮。
SUH660/A286焊接SUH660/A286合金待焊接区域的清洁度是最为重要的。
焊接程序和过程和不锈钢相同。
预热或不需要焊后热处理。
焊缝应该始终有一个凸起(凸)焊道,应当用于匹配的填充金属。
该合金应在退火条件获得最佳的焊接效果。
这是容易产生热裂纹和趋势加剧了老化状态。
SUH660/A286加工硬化特性SUH660/A286的加工硬化特性与S310S相同,可进行与S310S一样的冷加工。
SUH660/A286时效硬化特性SUH660/A286固溶热处理材料在700℃左右的温度下进行热处理,可获得最高的硬度,冷轧材料可以在更低的温度条件下获得最高的硬度。
高温强度高温短时间拉伸试验SUH660/A286蠕变强度SUH660/A286对固溶热处理材料进行时效处理(720℃×16hr)后得到的试验值示例。
SUH660/A286用途SUH660/A286主要用于喷气飞机发动机、燃气涡轮以及涡轮增压器部件等有高温强度要求的用途。
SUH660/A286可供产品形式与标准规范SUH660/A286被指定为UNS S66286及Werkstoff Nr. 。
SUH660可提供的范围非常广,包括管线,管,冷轧板,带,热轧板,圆棒,板条,锻件,六方,线材,管件,法兰和标准件。
常用的形式和尺寸均有库存;很多特殊产品可以通过转炉来得到。
SUH660/A286杆、棒、线、锻件— ASTM A638, ASME SA638, SAE AMS5726, SAE AMS5731, SAE AMS5732, SAE AMS5734, SAE AMS5737, SAE AMS5895, BS HR51, BS HR52, AECMA PrEn2171, AECMA PrEN2119, AECMA PrEN2172, AECMA PrEN2173, AECMA PrEN2174, AECMA PrEN2303, AECMA PrEN2304, AECMA PrEN2398, AECMA PrEN2399, AECMA PrEN3510SUH660/A286板、冷板、带—SAE AMS5525, SAE AMS5858, AECMA PrEN2175, AECMA PrEN2417SUH660/A286管—SAE AMS5731, SAE AMS5732, SAE AMS5734, SAE AMS5737, SAE AMS5895SUH660/A286其他—ASTM A453, SAE AMS7235, BS HR650, ASME SA453SUH660/A286供货规格板材及薄板(定尺长度供货规格请参考带材)供货状态:热轧或冷轧,固溶处理态,经酸洗处理圆板和圆环供货状态:热轧或锻材,固溶处理态,经酸洗或机加工线材或丝材供货状态:光亮拉丝,光亮退火态。
规格:φ~14mm,盘卷、桶装、绕轴或幅盘打卷包装。
棒材供货状态:锻材、轧材、冷拔料,固溶处理态,经酸洗、机加工剥皮或打磨。
锻件除了圆板、圆环、圆杆、棒材、方钢、大小头、套筒以外,还可按要求提供不规则形状的锻件。
带材供货状态:冷轧,固溶处理态,经酸洗或光亮退火。
焊接填充材料可提供所有标准规格的棒状、丝状、带状电极以及药芯焊条无缝管供货状态:冷拉,固溶处理态,经酸洗或光亮退火。
焊管供货状态:板材焊接,固溶处理态,经酸洗或光亮退火。
标准件供货状态:紧固件成品交货,棒材锻制,冷墩温墩或热锻,固溶处理态,经酸洗或机加工。
法兰供货状态:锻造成品法兰交货,固溶处理态,机加工。
管件供货状态:类型1工厂制造的锻轧制对焊管配件,类型2承插焊和螺纹锻造管件及其他,固溶处理态,经酸洗或机加工。