高温合金

摘要： 采用真空熔炼和定向凝固技术制备不同Re和Cr含量的定向试棒。利用差热分析(DSC)研究不同Re和Cr含量定向凝固高温合金的凝固行为,利用扫描电镜(SEM)和电子探针(EPMA)研究合金组织和元素分布特征。研究发现Re含量的增加对合金的固/液相线温度影响不大,Cr含量的增加降低了合金的固/液相线温度;随着Re含量增加,加大了Re元素自身和W元素的偏析,Cr含量的增加降低了Re和W元素的偏析。

摘要： 利用MeltFlow软件对镍基高温合金电渣重熔过程进行数值模拟计算,探究了电渣重熔过程中温度场、流场、熔池形貌及微观组织的分布特点,通过工业试验验证模拟的准确性,定量分析熔速对熔炼过程的影响规律,提出了一种改善铸锭凝固质量的工艺优化方法。结果表明,渣池内的温度相对较高且分布均匀,熔池形貌近似“V”型。铸锭一次枝晶间距从中心到边缘沿径向逐渐减小,而二次枝晶间距没有明显差别。对比试验数据,数值模拟结果误差较小,可以准确预测镍基高温合金电渣重熔过程中的熔池形貌和枝晶间距。随着熔化速率的减小,金属熔池深度降低,ESR铸锭二次枝晶间距逐渐减小,且宏观偏析程度得到改善,黑斑产生概率逐渐降低。控制熔化速率由0.47 kg/min降低至0.45 kg/min,有利于获得凝固质量较好的镍基高温合金电渣重熔铸锭。

摘要： 涡轮叶片作为航空发动机和燃气轮机重要的热端部件,在复杂温度场、应力场及氧化腐蚀等环境下工作,面临多种损伤失效风险。为了阐明涡轮叶片涂层损伤模式,总结了现阶段涡轮叶片涂层工艺、特点及其显微组织构成。在结合叶片材料热力耦合试验中相的演变规律研究成果基础上,对服役不同时间和类型的涡轮叶片基体和涂层系统的显微组织进行分析,并与原始组织对比;确定了各种服役组织损伤形式,主要包括涂层系统退化、原始缺陷导致的裂纹扩展、过热损伤及γ′相的退化等;初步给出了涡轮叶片损伤机理和服役环境评估,提出后期涡轮叶片工程化应开展的研究工作和注意事项,从而实现由服役叶片失效后分析向使用前预防的转变,完善涡轮叶片正向设计体系。

摘要： 采用扫描电子显微镜(SEM)与电子背散射衍射技术(EBSD)对新型Fe-Ni-Cr基变形高温合金的热轧态与固溶处理态的显微组织进行表征,分析碳含量对该合金750°C高温拉伸性能的影响。结果表明:在热轧制变形过程中,材料内析出富Nb的MC型碳化物和富Cr的M_(23)C_(6)型碳化物;随着碳含量的提高,碳化物的尺寸与数量增大,材料的晶粒尺寸减小,大角度界面与孪晶界的数量增大;对热轧后的材料进行固溶处理时,其显微组织遗传了热轧态组织的特征,MC型和M_(23)C_(6)型碳化物可有效钉扎晶界,抑制晶粒在固溶处理过程中的粗化长大;随着碳含量的提高,材料750°C高温拉伸强度与塑性得到同步提升。

摘要： 高性能难加工材料在高端制造业中的应用越来越广泛,关键零部件的精度要求极高,而材料的可磨削性差,对磨削加工工艺提出了严峻挑战。为了提高难加工材料磨削表面完整性,降低砂轮磨损,国内外学者开展了大量研究。全面回顾了难加工金属材料、硬脆材料以及复合材料可磨削性的国内外研究进展,包括工件表面完整性、砂轮堵塞与磨损、磨削颤振以及改善可磨削性的先进技术4个方面。对不同类型难加工材料可磨削性的特点及共性问题展开了讨论,总结了各类难加工材料加工损伤的成因,指出改善难加工材料可磨削性的主要思路是降低磨削力和磨削温度。分析了磨削力和磨削热的来源以及对表面完整性和砂轮磨损的影响,提出了基于“节源”和“开流”思想降低磨削力和磨削温度的工艺策略,并对难加工材料高质高效加工方法进行了展望,指出高性能砂轮及其修整技术、高效冷却润滑技术、多能场复合磨削技术以及超高速磨削技术的不断发展,都有利于解决难加工材料的高质高效加工难题。

摘要： 航空发动机机匣包容性是保障发动机安全、可靠工作的必要要求,涡轮机匣受到飞脱叶片撞击时处于高温环境下,因此如何考虑高温环境对机匣包容性的影响至关重要。针对涡轮机匣典型的GH4169高温合金材料,在LS-DYNA中采用Johnson-Cook本构模型和Thermal-constant关键字开展了单/双层靶板在常温与高温下抗冲击能力的数值仿真方法研究。仿真结果在弹片剩余速度与弹片损失动能上与试验吻合度很高,在损伤形貌上略有差异;6mm间距的双层GH4169靶板的包容性能强于4mm间距的双层靶板,包容性能增强主要表现为外层靶板吸收的能量增多,而内层靶板吸收的能量差异不大。所提出的数值仿真可用于不同工作温度下的机匣包容性分析。

摘要： 球形粉末是增材制造、粉末冶金、注射成型等制备工艺的重要原料,其成分、粒度、球形度、空心粉率等是影响最终构件性能的关键因素。本文详细介绍了真空感应熔炼气雾化法、电极感应熔炼气雾化法以及等离子旋转电极雾化法等三种可用于增材制造的工程化高温合金球形粉末的制备技术,分析了这三种制粉工艺的特点,阐述了这三种制粉工艺的研发进展,探讨了三种制粉工艺所制备的粉末缺陷形成原因及控制方法,并提出了增材制造用高温合金粉末制备技术的发展趋势。

摘要： 以北京航空材料研究院生产的高温合金薄壁涡轮导向器零件为研究对象,分析了其机械加工过程中的工装设计、设备选择、刀具选用及工艺路线,并研究了加工工艺、装夹方式及其压紧力对尺寸变形的影响,发现精加工后工件外圆的变形量会随精加工过程中轴向压紧力的增大而增加。高精度尺寸一般为最后加工,且仅在径向压紧工件时加工,工件外圆加工后基本不变形,更有利于保证高温合金工件的高精度尺寸。

摘要： 高温合金GH6159相当于美标的MP159合金,属于γ相、ε相和析出相Ni3X组成的多相钴基高温合金,固溶处理过程中,GH6159从高温冷却到室温时,组织以亚稳定态的γ相为主,在后续冷变形过程中发生马氏体转变(即γ相转变为稳定的密排六方ε相),并且在时效过程中出现析出相Ni3X组分布于基体中。

摘要： 基于冷胀推弯成形技术,设计制造了高温合金管冷胀推弯成形模具,并借助数值模拟分析了1D弯曲半径高温合金管冷胀推弯成形过程的变形特点。提出采用不同性能聚氨酯组合填充的方式,成功解决了高温合金管冷胀推弯过程中的塌陷问题。从聚氨酯填料、顶缸压力、润滑条件(摩擦)3个方面得出了GH4169–G52×1.0规格高温合金管冷胀推弯的最优工艺条件。通过试验验证了工艺参数的准确性,实现了高温合金管冷胀推弯成形的工程化应用。

摘要： 采用以母材为基,B,Hf为降熔元素的中间层合金对Ni3Al基高温合金IC10进行瞬时液相扩散连接(TLP),研究了不同Hf含量的中间层对接头焊缝组织演变和力学性能的影响,并探讨了组织与性能之间的联系.结果表明,焊接接头的典型组织有2种:EZ区和SZ区.在连接区未出现硼化物析出的扩散影响区.随着中间层Hf含量的增加,焊缝ASZ区硼化物和碳化物共生组织形态向冰糖块状发展;随着焊接温度的升高,冰糖块状共生组织又向树枝状和鱼骨状过渡,常温拉伸性能都逐步恶化;当等温凝固未完全完成时,接头常温抗拉强度由ASZ区大小和性质决定.

摘要： 开展了航空发动机高温合金涡轮叶片渗透检测技术研究,对当今涡轮叶片的渗透检测方法选择、缺陷类型及产生的原因分析和评判给出了综合阐述,探索性地给出了高温合金叶片上显微疏松缺陷和腐蚀坑缺陷图谱及级别.为各型号高温合金叶片的设计、研制和规范制定提供了数据支持.

摘要： 为解决汽轮机用高温合金中元素成分快速测定的问题,针对X射线荧光光谱法开展研究.针对X射线光管电流电压值、样品面罩尺寸、测量晶体、准直器、测量时间等参数进行了优化,确定了最佳的仪器测量参数.针对标准样品体系进行了详细的对比分析,确定了以NiFeCo系列标样为基础,加入镍基及铁基标样共同绘制工作曲线的标样体系,并采用基本参数法(FP)进行基体效应的校正,得到了良好的分析结果.该方法准确度、精密度高,完全能够满足汽轮机高温合金材料化学成分测试的需要.

摘要： 多种发动机主体结构采用高温合金材料点焊而成,这些点焊质量的好坏是影响发动机能否正常工作的关键因素之一.本文针对高温合金的点焊特性,论述了点焊参数对点焊质量的影响和密集焊点分流的影响,对高温合金曲面结构产品点焊质量控制进行了研究,给出了高温合金曲面结构产品点焊参数选取和点焊生产优化措施建议.

摘要： GH720Li合金一直广泛应用在包括涡轮盘等关键部件.实际应用过程中的冲蚀磨损影响其使用寿命,但对其研究一直被忽略.本文中,针对GH720Li合金,利用自制冲蚀磨损试验装置,研究其常温条件下的冲蚀磨损特性.通过光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)和硬度变化测量等手段详细观察磨损表面形貌与垂直方向的组织变化规律.实验表明,GH720Li合金具有冲击角度依赖性,在常温下的冲蚀磨损中粒子速度越高,冲蚀速度越快,当粒子速度较大时,60°冲击角度下的冲蚀速度最快.该研究提出GH720Li高温合金常温冲蚀磨损的基本磨损机理,对高温合金材料的研制开发以及涡轮盘设计具有现实意义.

摘要： 涡轮叶片作为航空发动机核心部件,长期处在高温环境,接受复杂应力应变考验,成为工况最为恶劣的航空零部件,随着航空发动机推重比的不断提高,复合冷却的单晶空心涡轮叶片的设计与制备已成为制约航空发动机发展的核心技术.根据国家航空发动机高性能涡轮叶片的重大需求,本论文重点介绍了航空发动机单晶空心涡轮叶片的铸造工艺,简要分析了该工艺的过程,并对未来单晶叶片的发展趋势作了简要概述.

摘要： 某航空发动机涡轮盘材料为难加工高温合金GH4169,其强度高,硬度高,韧性和延伸率大,导热性差,加工面的加工硬化现象严重,因而其切削性能很差,加工工艺性差.零件本身结构上的特点是,辐板较其它涡轮盘更薄,刚性差,易变形;其内型腔里大外小,敞开性差,直径尺寸大、转接圆弧多,加工比较困难;半精加工余量大、型腔复杂,腐蚀检查对表面质量要求高;铣加工槽型复杂,位置精度高,加工压力较大.零件在加工过程中产生的变形非常严重,加工难度大,系典型的薄壁涡轮盘件.本课题拟通过制定合理的工艺路线,正确选用机夹刀具,进行加工试验及刀具试切,完成零件的首件研制及全年交付任务,并提高盘类件的制造技术水平.其流程为：毛料→车超声波检验面(Ⅰ)→车超声波检验面(Ⅱ)清洗→超声波检验→清洗→粗车第一面→粗车第二面→稳定处理→细车基准→细车第一面→细车第二面→腐蚀检查→清洗→稳定处理→精车基准面→精车前去余量→精车第一面→精车第二面→精车耳槽→电解标印→钻铰孔38-Φ10、铣圆弧槽→铣另→侧弧槽→加工40-Φ2孔→孔边抛光→去毛刺→加工投影检查试件→加工机床调整试件→拉投影试件→投影检查试件→拉榫槽→榫槽尖边倒圆抛光→抛光型面→清洗→荧光检验→清洗→中间检验→喷丸→喷丸后磨加工修复→去毛刺→喷丸后车加工修复→修复加工后检验→清洗→静平衡→铣加工→电解标印→清洗→荧光检验→清洗→最终检验→包装入库。

摘要： 以CaF2-Al2O3-CaO-MgO为基,加入不同含量的TiO2,设计了电渣重熔高温合金用五元渣系,并研究了TiO2含量对渣系熔点、黏度、密度、光学碱度和电导率等物性参数的影响规律.结果表明,熔点变化范围为1264°C～1296°C,且随着TiO2含量增加,渣相中低熔点相逐渐生成,渣系的熔点逐渐降低;渣系中加入TiO2可以降低黏度,且渣系黏度在高温段(1350°C～1550°C)受温度变化影响不大,利于改善电渣重熔钢锭的表面成形质量;0～9％TiO2的含量对于渣系电导率、光学碱度和密度呈降低趋势,且密度和光学碱度变化范围不大,五组渣系都符合电渣重熔对密度和光学碱度的要求.

摘要： 研究了M951合金铸件缺陷补焊工艺,分析了焊缝产生裂纹、氧化的原因,通过氩弧焊、真空钎焊、激光熔覆工艺试验、焊缝金相组织观察、室温、高温拉伸强度测试,结果表明真空钎焊、氩弧焊适合该材料补焊.

摘要： 研究了M951合金铸件缺陷补焊工艺,分析了焊缝产生裂纹、氧化的原因,通过氩弧焊、真空钎焊、激光熔覆工艺试验、焊缝金相组织观察、室温、高温拉伸强度测试,结果表明真空钎焊、氩弧焊适合该材料补焊.

摘要： 本发明涉及镍基高温合金技术领域，尤其是涉及镍基高温合金、镍基高温合金粉末和镍基高温合金构件。该镍基高温合金，由按质量百分数计的如下组分组成：Cr 9%~16%、Co 8%~15%、Al 4.3%~5.5%、Ti 0.3%~0.5%、Mo 0.65%~0.9%、W 9.8%~15%、Ta 2.7%~3.4%、Zr 0.006%~0.016%、B 0.015%~0.08%、C 0.05%~0.8%，余量为Ni和不可避免的杂质。该镍基高温合金具有优异的可打印性能和力学性能，由其制得的镍基高温合金粉末在增材制造后，无微裂纹出现，且力学性能优异。

摘要： 本发明提供了一种镍基单晶高温合金籽晶合金的成分设计方法及镍基单晶高温合金籽晶合金，属于单晶高温合金制备技术领域。本发明所述成分设计方法所得镍基单晶高温合金籽晶合金能与镍基单晶高温合金的母合金保持高度的匹配性，使两者晶格常数差不超过1.5％；本发明所述镍基高温合金籽晶与其所生长的单晶合金在相同温度梯度下的枝晶间距不超过50μm，能够减小籽晶和单晶母合金之间的界面能，并减小单晶中各元素在枝晶间的偏析，有效提高了籽晶外延生长速率与单晶高温合金组织的致密性和均匀性；本发明所制备的镍基单晶高温合金籽晶合金与母合金的液相线温度相差不超过20°C，有效降低了因籽晶回熔产生的杂晶，从而防止单晶制备失败或取向偏离的概率。

摘要： 本申请提供一种VIDP+VHCC双联生产粉末高温合金母合金的方法和粉末高温合金母合金。VIDP+VHCC双联生产粉末高温合金母合金的方法，包括：将所述粉末高温合金母合金的原料使用VIDP炉熔炼，然后加入渣料，同时通过VIDP炉底部供气元件吹氩气，进行渣金反应；所述渣金反应结束并达到浇铸温度时进行真空水平连铸，得到所述粉末高温合金母合金棒坯。粉末高温合金母合金，使用所述的VIDP+VHCC双联生产粉末高温合金母合金的方法制得。本申请提供的VIDP+VHCC双联生产粉末高温合金母合金的方法，可显著提升合金的纯净度，改善合金的力学性能和热工艺性能，达到提高粉末高温合金成品率、服役寿命和可靠性的要求。

摘要： 本发明涉及镍基高温合金技术领域，尤其是涉及镍基高温合金、镍基高温合金粉末和镍基高温合金构件。该镍基高温合金，由按质量百分数计的如下组分组成：Cr 9%~16%、Co 8%~15%、Al 4.3%~5.5%、Ti 0.3%~0.5%、Mo 0.65%~0.9%、W 9.8%~15%、Ta 2.7%~3.4%、Zr 0.006%~0.016%、B 0.015%~0.08%、C 0.05%~0.8%，余量为Ni和不可避免的杂质。该镍基高温合金具有优异的可打印性能和力学性能，由其制得的镍基高温合金粉末在增材制造后，无微裂纹出现，且力学性能优异。

摘要： 本发明提供了一种镍基单晶高温合金籽晶合金的成分设计方法及镍基单晶高温合金籽晶合金，属于单晶高温合金制备技术领域。本发明所述成分设计方法所得镍基单晶高温合金籽晶合金能与镍基单晶高温合金的母合金保持高度的匹配性，使两者晶格常数差不超过1.5％；本发明所述镍基高温合金籽晶与其所生长的单晶合金在相同温度梯度下的枝晶间距不超过50μm，能够减小籽晶和单晶母合金之间的界面能，并减小单晶中各元素在枝晶间的偏析，有效提高了籽晶外延生长速率与单晶高温合金组织的致密性和均匀性；本发明所制备的镍基单晶高温合金籽晶合金与母合金的液相线温度相差不超过20°C，有效降低了因籽晶回熔产生的杂晶，从而防止单晶制备失败或取向偏离的概率。

摘要： 本发明总体属于航空发动机叶片焊接技术领域，特别涉及一种变形高温合金冲击管与铸造高温合金导向叶片的激光焊接方法。激光焊接在焊接过程中熔池较小，熔池冷却速度较大，也容易使铸造合金出现热裂纹。本发明为克服上述问题，提供了一种利用激光同轴送粉技术，以高能激光束为热源，在激光焊接过程中，同时填入纯Ni粉末或与冲击管材料牌号相同的镍基变形高温合金粉末，稀释焊缝中的Al、Ti含量，降低焊缝的裂纹敏感性，并通过冷却芯体导热，避免焊缝出现裂纹，获得力学性能优异的高质量焊接接头。有效避免了高热裂纹敏感性的铸造高温合金焊接热裂纹的产生，并且操作简单可行，大幅度提高了焊接成功率。

摘要： 本发明属于增材制造用镍基高温合金技术领域，具体涉及一种增材制造用镍基高温合金、镍基高温合金粉末材料和制品，该镍基高温合金包括如下含量的元素：以重量百分含量计，Cr：21‑25%，Co：18‑20.5%，Al：0.8‑1.7%，Ti：1.5‑4.3%，W：1.3‑2.2%，Ta：0.6‑1.5%，Nb：0.6‑1.8%，C：0.25‑0.6%，余量为Ni和不可避免的杂质。本发明通过控制合金成分中的关键合金元素种类及含量，既能增强了合金制品的高温强度，还能抑制合金制品微裂纹的产生。本发明的镍基高温合金粉末材料在选区激光熔化成型后，能够打印出均匀致密的，且满足高温高强度需求下的复杂零部件。

摘要： 本发明公开了一种提高增材制造镍基高温合金综合性能的方法以及镍基高温合金粉末，通过稀土元素硼化物提高增材制造镍基高温合金综合性能，所述稀土元素硼化物为LaB6、YB6、CeB6或ErB6中的一种，所述稀土元素硼化物以0.5～2％的质量分数存在。本发明提出通过添加适量稀土元素硼化物进行晶界强化，稀土元素硼化物分解后偏聚于晶界与相界处，改善碳化物形态和分布，降低增材制造镍基高温合金的裂纹敏感因子，抑制成形裂纹的形成，大幅度提高增材制造镍基高温合金的综合力学性能。

摘要： 本发明公开了一种减少镍基高温合金增材制造裂纹的方法及镍基高温合金，方法包括，以镍基高温合金粉末为原料，混合Re粉，通过增材制造技术成形；其中，Re粉以质量分数0.5～2.0％的含量存在。本发明通过稀土元素Re的添加，使镍基高温合金经热处理后的树枝状晶粒更细，镍基合金中γ'相沉淀析出，强化基体，促使合金在高温状态下的机械性能得到大幅度提高，因此广泛应用于高温的恶劣场所如涡轮发动机等。

摘要： 本发明公开了一种通过碳化物增强增材制造镍基高温合金性能的方法、镍基高温合金粉末及其应用，方法包括，以镍基高温合金粉末为原料，机械混合TiC粉末，通过增材制造技术成形；其中，所述TiC粉末以9.5～10％的质量分数存在。本发明制备的碳化物增强镍基高温合金成形件具有高致密度、高显微硬度、低摩擦系数、低磨损率的特点，与选区激光熔化成形的未增强镍基合金相比，其机械性能有显著的提高。