喷射成形LSHR合金组织及长期时效稳定性研究

发布时间：2017-11-02 10:20

  本文关键词：喷射成形LSHR合金组织及长期时效稳定性研究

  更多相关文章： 喷射成形高温合金 原始颗粒边界 长期时效 稳定性 σ相 η相

【摘要】：本文结合喷射成形工艺特点,分析了LSHR合金沉积坯不同部位的组织特征,研究了合金沉积坯近边缘区域的原始颗粒边界形成、消除和长期时效形核机理。对合金进行高温拉伸实验,利用SEM、XRD和TEM等分析手段,探讨了合金在长期时效过程组织力学性能稳定性及其作用机理。利用JmatPro热力学相图软件,计算出喷射成形LSHR合金平衡态析出相主要为γ、Y'相、MC、M23C6、M3B2,经过长期使用或热暴露后,合金有析出σ和μ相的趋势。沿径向沉积坯从轴线中心到外缘组织逐渐细化,疏松夹杂增加,致密度降低。沉积中心区域合金组织为细小均匀等轴晶；近边缘区域存在明显的沉积流线和一定数量的原始颗粒边界(PPB)。对合金组织中的PPB进行成分分析,利用扫描电镜配合热力学相图,确定合金PPB主要由M23C6型碳化物、大尺寸γ'相和少量的碳氮化物组成,无明显的氧化物存在。说明喷射成形LSHR合金中的PPB形成与合金增氧无关,而是喷射成形过程中液滴过快凝固和近边缘区域液相含量不足、结晶潜热能量过低所致。高温固溶处理后,溶解了大尺寸γ'相和M23C6,能够消除PPB,但造成了晶界强度的弱化。而不经高温固溶处理,在704℃下长期时效,晶界碳化物粗化,合金中PPB数量有所增加,无TCP相析出；对于合金组织中无PPB的部位,经1200h时效,无明显PPB和TCP相生成,在704℃下组织具有较好的稳定性。合金长期时效发生了Y(过饱和)→γ(平衡)+y'+MC转变,导致碳化物、γ'强化相尺寸和数量的增加,是晶界粗化和PPB数量增加的重要原因。经1140℃ ×2h(油冷)+815℃×8h标准热处理后,在750℃下长期时效,对时效时间分别为0h/200h/500h/800h/1200h的合金组织和力学性能进行分析。随时效时间增加,合金晶粒尺寸基本不变,晶界上的碳化物由非连续分布转变成连续链状分布,晶内碳化物弥散析出且数量增加。γ'粗化,由球形演变为方形,体积分数增加,γ/γ'错配度增大。时效过程中γ'大量析出,造成Y基体Cr、Co、Mo过剩而进入σ相区析出σ相；而较大的γ/γ'两相共格应力使得γ'稳定性变差,分裂的同时析出1η相。当时效1200h时,η相和σ相呈细针状或板条状大量分布,是导致合金高温强塑性急剧下降的重要原因。
【关键词】：喷射成形高温合金 原始颗粒边界 长期时效 稳定性 σ相 η相
【学位授予单位】：西南交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG132.3;TG156.92
【目录】：

• 摘要6-7
• Abstract7-11
• 第1章 绪论11-23
• 1.1 高温合金概述11-15
• 1.1.1 高温合金的相组成11-12
• 1.1.2 高温合金的强化机制12-13
• 1.1.3 高温合金的热处理13-14
• 1.1.4 高温合金的长期时效14-15
• 1.2 粉末高温合金15-19
• 1.2.1 粉末高温合金的发展现状15-17
• 1.2.2 高温合金粉末的制备17-18
• 1.2.3 粉末高温合金的缺陷18-19
• 1.3 喷射成形技术简介19-22
• 1.3.1 喷射成形技术的基本原理及特点19-21
• 1.3.2 喷射成形高温合金的研究进展21-22
• 1.4 本课题的研究意义及内容22-23
• 第2章 实验材料及方法23-26
• 2.1 实验材料23
• 2.2 热处理实验23-24
• 2.3 材料组织结构观察24-25
• 2.3.1 致密度分析24
• 2.3.2 光学显微镜组织观察24
• 2.3.3 扫描电镜组织观察24-25
• 2.3.4 XRD实验及错配度的计算25
• 2.3.5 透射电镜观察25
• 2.4 材料力学性能实验25-26
• 2.4.1 硬度测试25
• 2.4.2 高温拉伸实验25-26
• 第3章 喷射成形LSHR合金的热力学相图模拟及沉积态组织分析26-38
• 3.1 喷射成形LSHR合金析出相热力学分析26-30
• 3.1.1 喷射成形LSHR合金的主要析出相26-28
• 3.1.2 合金中碳化物行为28-30
• 3.2 喷射成形LSHR合金沉积态组织分析30-36
• 3.2.1 合金径向方向的致密度和宏观缺陷32-33
• 3.2.2 合金沉积坯径向致密度和显微组织33-36
• 3.3 小结36-38
• 第4章 喷射成形LSHR的原始颗粒边界38-46
• 4.1 喷射成形LSHR合金沉积坯中的PPB38-39
• 4.1.1 PPB形貌特征38-39
• 4.1.2 PPB成分组成39
• 4.2 高温固溶对PPB的影响39-42
• 4.3 时效时间对PPB析出的影响42-45
• 4.4 小结45-46
• 第5章 喷射成形LSHR合金的长期时效稳定性46-65
• 5.1 标准热处理后的组织特征46-50
• 5.2 γ/γ'两相错配度计算和演变50-52
• 5.3 时效时间对γ'的影响52-55
• 5.4 长期时效过程中析出相的行为及鉴定55-60
• 5.4.1 面扫描分析55-57
• 5.4.2 析出相的标定及形成原因57-60
• 5.5 长期时效时间对合金力学性能的影响60-63
• 5.5.1 时效时间对合金室温硬度的影响60
• 5.5.2 时效时间对合金高温拉伸性能的影响60-63
• 5.6 小结63-65
• 结论65-67
• 致谢67-68
• 参考文献68-75
• 攻读硕士学位期间发表的论文及科研成果75

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 汪敏,蔡莉;喷射成形——第4届国际研讨会[J];国外金属热处理;2001年05期

2 霍光;谢明;邓德国;符世继;陈力;陈江;;喷射成形制造工艺[J];金属成形工艺;2002年06期

3 康福伟,孙剑飞,沈军,李庆春;喷射成形工艺的发展及应用[J];稀有金属;2004年02期

4 章靖国;;中德喷射成形新材料研讨会在京召开[J];理化检验(物理分册);2005年12期

5 章靖国;;2006喷射成形国际会议简介(1)——喷射成形快速原型技术[J];理化检验(物理分册);2007年03期

6 刘宏伟;张龙;王建江;杜心康;;喷射成形工艺与理论研究进展[J];兵器材料科学与工程;2007年03期

7 张勇;张国庆;李周;李正栋;袁华;许文勇;姚瑞平;田世藩;;喷射成形工艺过程数值计算的研究进展[J];材料导报;2007年09期

8 樊文军;张胤;;喷射成形沉积坯外形生长过程的数值模拟[J];内蒙古科技大学学报;2007年03期

9 张胤;贺友多;樊俊飞;任三兵;;金属喷射成形过程的数学模型[J];过程工程学报;2008年S1期

10 霍光;匡星;况春江;邓德国;;喷射成形工艺的理论研究进展[J];粉末冶金技术;2008年05期

中国重要会议论文全文数据库 前10条

1 霍光;谢明;邓德国;符世继;陈立;陈江;;喷射成形过程研究进展[A];2002年十一省、区、市机械工程学术年会暨云南省机械工程学会第六届学术年会论文集[C];2002年

2 霍光;匡星;况春江;邓德国;;喷射成形工艺的理论与模型[A];2007中国钢铁年会论文集[C];2007年

3 张胤;贺友多;樊俊飞;任三兵;;金属喷射成形过程的数学模型[A];2008年全国冶金物理化学学术会议论文集[C];2008年

4 张云松;张胤;樊文军;;双喷嘴喷射成形柱状坯生长过程模拟[A];第十二届冶金反应工程学术会议论文集[C];2008年

5 王永斌;张胤;;喷射成形沉积坯显微结构的研究[A];第十三届（2009年）冶金反应工程学会议论文集[C];2009年

6 赵九洲;刘东明;王晓峰;王江涛;;喷射成形的计算机模拟与高强铝合金的制备[A];第五届海峡两岸粉末冶金技术研讨会论文集[C];2004年

7 樊文军;张胤;;喷射成形沉积坯凝固过程和温度场的数值模拟[A];第十二届冶金反应工程学术会议论文集[C];2008年

8 樊文军;张胤;张云松;;双喷嘴喷射成形柱状坯传热过程模拟[A];第十三届（2009年）冶金反应工程学会议论文集[C];2009年

9 朱宝宏;熊柏青;张永安;刘红伟;石力开;;喷射成形Al-8.5Fe-1.1V-1.9Si耐热铝合金的组织演变及性能分析[A];第九届材料科学与合金加工学术会议专刊论文集[C];2004年

10 张勇;张国庆;李周;袁华;许文勇;刘娜;高正江;王孝平;;双扫描喷射成形工模具钢工艺及性能研究[A];2011中国材料研讨会论文摘要集[C];2011年

中国重要报纸全文数据库 前10条

1 王石;全国首部喷射成形铝合金企业标准在镇江出台[N];中国有色金属报;2009年

2 聂伟;镇江制定首部喷射成形产品标准[N];新华日报;2009年

3 金国其;国内首部喷射成形产品标准出台[N];中国工业报;2010年

4 卢曰杨　张建宪 余宽平;全国首部喷射成形铝合金企业标准制定[N];镇江日报;2009年

5 本报记者 张建宪　通讯员 孙文丽;打造喷射成形合金“中国梦”[N];中国有色金属报;2013年

6 ;喷射成形高硅铝合金实现产业化[N];中国技术市场报;2011年

7 冶佩;复合轧辊制造新技术——喷射成形（二）[N];中国冶金报;2003年

8 张建宪;喷射成形高硅铝合金填补国内空白[N];中国有色金属报;2011年

9 冶佩;复合轧辊制造新技术——喷射成形（三）[N];中国冶金报;2003年

10 冶佩;复合轧辊制造新技术—喷射成形（五）[N];中国冶金报;2003年

中国博士学位论文全文数据库 前8条

1 尹贻彬;喷射成形7000系铝合金沉积坯孔隙及其在后处理中的演变研究[D];北京有色金属研究总院;2015年

2 卢林;喷射成形含铌M3型高速钢组织性能优化与应用研究[D];北京科技大学;2016年

3 霍光;喷射成形组织形成与棒坯形状的模拟研究[D];昆明理工大学;2006年

4 张金祥;喷射成形新型热作模具钢的组织与性能研究[D];北京科技大学;2015年

5 刘敬福;喷射成形高锰ZA35合金的制备和性能[D];沈阳工业大学;2008年

6 颜飞;喷射成形高合金Vanadis4冷作模具钢的组织与性能研究[D];上海交通大学;2007年

7 徐轶;喷射成形FGH4095高温合金及9V高速钢组织性能研究[D];西南交通大学;2012年

8 王和斌;喷射成形M3型高速钢碳化物演变规律及机理研究[D];北京科技大学;2015年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 樊文军;喷射成形沉积坯生长过程数值模拟和组织预测[D];内蒙古科技大学;2007年

2 钱绪;喷射成形7055铝合金MIG焊焊接性及焊接工艺研究[D];江苏理工学院;2015年

3 吴超超;喷射成形CPM9V高速钢热加工行为及有限元预测[D];西南交通大学;2016年

4 王鹏建;喷射成形7055铝合金CO_2激光焊组织与性能研究[D];兰州理工大学;2016年

5 郭磊;喷射成形LSHR合金组织及长期时效稳定性研究[D];西南交通大学;2016年

6 祝令状;喷射成形7055铝合金热变形行为研究[D];江苏大学;2016年

7 赵文军;摆动雾化喷射成形过程及镁合金沉积组织分析[D];哈尔滨工业大学;2007年

8 张云松;喷射成形柱状坯生长及传热过程研究[D];内蒙古科技大学;2008年

9 石永正;双喷嘴多层喷射成形锭坯形状模拟的研究[D];南京航空航天大学;2008年

10 王辉;喷射成形静电雾化技术的研究[D];沈阳工业大学;2010年

，

本文编号：1131135