Co、Cr、W、Mo和C元素对粉末高温合金FGH4097组织和性能的影响

发布时间：2017-08-29 09:08

  本文关键词：Co、Cr、W、Mo和C元素对粉末高温合金FGH4097组织和性能的影响

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【摘要】：本工作拟通过调整FGH4097合金中Co、Cr、W、Mo和C元素的含量,在保证合金高温组织稳定性较好的前提下,增强固溶强化、共格应变强化和碳化物强化等效果从而达到提高粉末高温合金FGH4097的屈服强度的目的。本工作采用热力学计算、物理化学相分析、SEM、FEG-SEM、EDS、EPMA、TEM以及力学测试等手段,研究了Co、Cr、W、Mo和C元素对FGH4097合金组织和性能的影响,重点分析了Co、Cr、W、Mo和C元素对FGH4097合金屈服强度、持久等力学性能和组织稳定性的作用。本工作对深入理解合金元素在FGH4097合金中的作用,对进一步改进合金的成分、提高合金的力学性能有重要的意义。研究结果表明,Co、Cr、W、Mo元素含量的增加提高了γ相晶格常数和γ/γ’晶格错配度的绝对值,增强了固溶强化和共格应变强化的效果,提高了合金的屈服强度和持久寿命。但过量Co、Cr、Mo、W元素(特别是Mo、W元素)导致FGH4097合金中析出较多的晶界碳化物和大量晶内针状μ相,降低合金的塑性,使合金出现缺口敏感性,综合力学性能恶化,合金的高温组织稳定性降低。C元素与基体中过量的部分固溶强化元素形成稳定的MC型碳化物,一定程度上改善了合金塑性。根据实验结果,综合考虑合金的力学性能和组织稳定性,当FGH4097合金中Co、Cr、Mo、W、C的成份范围分别为(质量分数,%)：15.75～16.50,9.00～10.00,3.85～4.20,5.55～5.90,0.04～0.06时,合金具有较好组织稳定性和综合力学性能。其中,当Co、Cr、Mo、W的含量分别为(质量分数,%)：16.50、10.00、4.20、5.90,C含量为0.04或0.06时,FGH4097合金的综合性能最佳。
【关键词】：粉末高温合金FGH4097 合金元素 固溶强化 组织稳定性 力学性能
【学位授予单位】：钢铁研究总院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG132.3
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 引言9-10
• 第一章 文献综述10-29
• 1.1 粉末高温合金概述10-12
• 1.2 粉末高温合金的加工工艺12-15
• 1.2.1 制粉工艺13
• 1.2.2 粉末成形工艺13-14
• 1.2.3 热处理工艺14-15
• 1.3 高温合金的强化机理15-25
• 1.3.1 沉淀强化15-21
• 1.3.2 固溶强化21-23
• 1.3.3 晶界强韧化和工艺强化23-25
• 1.4 粉末高温合金FGH409725-27
• 1.4.1 时效处理对FGH4097合金的影响25-27
• 1.4.2 Hf和C元素对FGH4097合金的影响27
• 1.5 本工作的研究背景与意义27-29
• 第二章 实验方案与内容29-33
• 2.1 材料的制备29-30
• 2.2 实验内容30-33
• 2.2.1 长时效处理30-31
• 2.2.2 力学性能测试31
• 2.2.3 合金成分及相分析31
• 2.2.4 显微组织及断口分析方法31-32
• 2.2.5 晶格常数和γ/γ'晶格错配度的测算32-33
• 第三章 FGH4097合金热力学平衡相的模拟计算33-40
• 3.1 合金成分设计思路33
• 3.2 合金的热力学平衡相33-37
• 3.2.1 FGH4097合金平衡相析出规律33-34
• 3.2.2 元素对FGH4097合金平衡相析出的影响34-37
• 3.3 Co、Cr、W、Mo和C元素在FGH4097合金中的分布37-39
• 3.3.1 Co元素37
• 3.3.2 Cr元素37-38
• 3.3.3 W元素38
• 3.3.4 Mo元素38-39
• 3.3.5 C元素39
• 3.4 小结39-40
• 第四章 热处理态FGH4097合金的晶粒组织和析出相的组成40-42
• 4.1 晶粒组织40-41
• 4.2 析出相的组成及含量41
• 4.3 小结41-42
• 第五章 γ相、γ'相的晶格常数及γ/γ'晶格错配度42-46
• 5.1 γ'相与基体γ相共格关系的确定42
• 5.2 γ、γ'相的晶格常数及γ/γ'晶格错配度的测算42-44
• 5.3 讨论44-45
• 5.4 小结45-46
• 第六章 FGH4097合金中的γ'相46-57
• 6.1 热处理态合金的γ'相46-50
• 6.1.1 γ'相的形貌46-47
• 6.1.2 γ'相的尺寸及分布47-49
• 6.1.3 γ'相的溶解温度与组成49-50
• 6.2 长时效后合金的γ'相50-55
• 6.3 讨论55-56
• 6.4 小结56-57
• 第七章 FGH4097合金中的碳化物57-72
• 7.1 热处理态合金中的碳化物57-66
• 7.1.1 MC型碳化物57-63
• 7.1.2 M_6C、M_(23)C_6型碳化物和硼化物63-66
• 7.2 长时效后合金中的碳化物66-71
• 7.3 小结71-72
• 第八章 FGH4097合金中的TCP相72-80
• 8.1 热处理态合金中μ相的析出72-73
• 8.2 长时效后合金中μ相的析出73-74
• 8.3 分析74-79
• 8.4 小结79-80
• 第九章 FGH4097合金的力学性能80-97
• 9.1 热处理态合金的力学性能80-89
• 9.1.1 室温硬度80
• 9.1.2 室温冲击韧性80-82
• 9.1.3 室温拉伸性能82-83
• 9.1.4 高温拉伸性能83-85
• 9.1.5 650℃持久性能85-87
• 9.1.6 650℃疲劳裂纹扩展速率87-89
• 9.2 长时效后合金的力学性能89-96
• 9.2.1 室温冲击韧性89-91
• 9.2.2 室温拉伸性能91-92
• 9.2.3 高温拉伸性能92-95
• 9.2.4 650℃持久性能95-96
• 9.3 小结96-97
• 第十章 结论97-98
• 参考文献98-102
• 附录102-119
• 附录A 合金棒料组织与棒料断裂分析102-107
• 1 合金棒料组织102-104
• 2 合金棒料断裂分析104-107
• 附录B 试样图及尺寸107-110
• 1 物理化学相分析试样107
• 2 力学性能测试试样107-110
• 附录C 热处理态FGH4097合金中各相的含量及组成110-112
• 附录D 热处理态FGH4097合金力学性能数据112-114
• 附录E 长时效后FGH4097合金力学性能数据114-119
• 硕士期间发表论文情况119-121
• 致谢121

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