_Cr在Incone1718合金中析出行为的微观分析

δ 相析出對718鎳基超合金靜態再結晶之影響研究Influence of δ Phase Formation on Static Recrystallization of Inconel 718 侯文星*,** 李驊登* 王尚智***蔡忠君**劉昱磊*Wun-Sin Hou*,***Hwa-Teng Lee** Shang-Chih Wang*** Chung-Chun Tsai* Yu-Lei Liu*** *國立成功大學機械系 **榮剛材料科技股份有限公司 ***工業技術研究院摘要718鎳基超合金的材料特性，主要係受晶粒大小及其分佈之影響，本研究主要係探討熱鍛及冷成型718進行固溶化處理時，δ 相析出對靜態再結晶晶粒細化之影響。

本研究結果顯示熱鍛之718超合金，可以藉由適當的固溶化熱處理控制，達到晶粒度31..8μm之完全靜態再結晶組織，但是當鍛件內部如有大量的δ 相析出殘留時，在進行熱處理時會因為δ 相阻礙靜態再結晶之進行，導致未再結晶組織殘留，則無法達到晶粒度調整及細化的效果。

當熱鍛製程改以冷成型應變，接續於950℃加熱15分鐘，因大量微細的δ 相迅速析出，立即抑制靜態再結晶之晶粒成長，使得晶粒由67μm細化至2~3μm，顯然此製程之細晶效果優於熱鍛之熱機細晶製程。

關鍵詞: 熱機製程、靜態再結晶、超合金及δ 相The mechanical properties of Inconel 718 superalloy are fundamentally dependent upon the size and uniformity of the grain structure. In this study, δphase precipitation influences on the grain refinement during static recrystallization are compared between hot forging and cold forming.Adopting an alternative approach, this study shows that a full static recrystallization effect of grain size 31.8μm can be obtained in Inconel 718 superalloy by solution heat treating the as-forged component at a minimum temperature of 1000℃for 10 min. In addition, the experimental results confirm the importance of controlling the forging conditions such that both the size and the amount of δ phase precipitates formed at the grain boundaries during the forging process are reduced. Specifically, it is shown that if a large number of coarse δ phase precipitates remain within the partially-recrystallized, forged microstructure, these precipitates prevent the grains from undergoing static recrystallization during heat treatment processing and therefore prevent a further refinement of the grain structure. When the hot forging process is replaced by cold forming and followed by heat treated to 950℃for 15 min. Because the δ phase immediately precipitated and retarded the static recrystallizated grain growth. The average of grain sizes are refined form 67μm to 2~3μm. Clearly, the grain refined effect of proposed process is superior to thermomechanical process.Keywords: thermomechanical; static recrystallization; superalloy;δphase一、前言718超合金具優良的高溫機械性質及抗高溫氧化腐蝕的特性，常被應用在石化產業及航太飛機引擎的零組件，晶粒度及晶粒分佈影響718之機械性質甚鉅，於是在AMS 5662規範中即明確規定：材料截面積小於58cm2之晶粒度，須為ASTM No.5或更細，且No.3~5的比例必須小於20%(總截面積)，截面積大於58cm2之晶粒，為ASTM No.4或更細，No.2~4的比例必須小於20%(總截面積)，亦即不能有混晶產生[1]。

Inconel 718合金δ相的析出及变形工艺的热模拟研
究的开题报告
【题目】
Inconel 718合金δ相的析出及变形工艺的热模拟研究
【背景】
Inconel 718合金是一种高强度、高温合金，具有良好的耐热、抗腐蚀和抗氧化性能，在航空航天、化工等领域得到广泛应用。

然而，在高
温和高应力下，Inconel 718合金易发生δ相析出，导致合金性能下降，
甚至失效。

因此，δ相析出及其对变形行为的影响研究是非常重要的。

【研究内容】
本研究将采用热模拟技术，通过改变不同热处理参数，模拟δ相在不同状态下的析出过程，研究其析出机理及变形行为。

具体研究内容包括：
1. 通过不同的加热速率、保温时间等参数控制合金在不同温度下的
热处理过程，模拟合金在不同温度下的δ相析出过程。

2. 利用金相显微镜等手段观察合金微观组织结构的变化，分析δ相
析出对合金力学性能和耐热性能的影响。

3. 采用拉伸试验和压缩试验等手段研究Inconel 718合金在δ相析出状态下的变形行为，并探究其变形机制。

【研究意义】
通过对Inconel 718合金δ相析出及变形行为的热模拟研究，可以更
深入地了解δ相对合金性能的影响及其析出机理，为Inconel 718合金的
应用提供更为可靠的参考。

同时，本研究可以为其他高强度、高温合金
的研究提供借鉴。

一、概述镍基高温合金作为一种重要的结构材料，在航空航天、能源等领域有着广泛的应用。

其中，碳化物作为一种常见的析出相，对镍基高温合金的性能具有重要影响。

对碳化物的析出行为和控制机制进行基础研究具有重要意义。

二、碳化物的析出行为1. 碳化物的种类在镍基高温合金中，常见的碳化物有M23C6、M7C3等。

它们具有不同的晶体结构和析出方式，对合金的性能影响也不同。

2. 碳化物的析出温度镍基高温合金在高温下，碳化物的析出温度是一个重要参数。

通过实验和模拟计算，可以确定不同条件下碳化物的析出温度范围，为控制碳化物的析出提供依据。

三、碳化物的控制机制1. 合金成分对碳化物析出的影响合金中的元素对碳化物的析出有着重要的影响。

Mo、W等元素可以抑制碳化物的析出，而C、Cr等元素则促进碳化物的析出。

2. 热处理工艺对碳化物析出的影响合金的热处理工艺对碳化物的析出也有着重要影响。

控制合金的冷却速率、退火温度等参数可以调控碳化物的析出量和尺寸。

四、碳化物的控制方法1. 元素设计通过合金元素的设计，可以调控碳化物的析出行为，减少碳化物对合金性能的不利影响。

2. 热处理优化合理的热处理工艺可以控制碳化物的析出，提高合金的性能稳定性。

五、结论对镍基高温合金中碳化物的析出行为和控制机制进行基础研究，有利于优化合金的配方和热处理工艺，提高合金的性能和稳定性，促进镍基高温合金在航空航天和能源领域的应用。

同时也为相关领域的研究提供了一定的理论基础和实验依据。

六、碳化物的析出行为进一步研究1. 碳化物的形貌和分布除了了解碳化物的种类和析出温度外，研究碳化物的形貌和分布也是十分重要的。

研究发现，碳化物的形貌和尺寸会对合金的力学性能和抗蠕变性能产生重要影响，因此需要对碳化物的形貌和分布进行深入研究。

2. 碳化物的生长动力学碳化物的生长速率和生长方式对合金的性能影响显著。

通过实验和理论模拟，可以进一步研究碳化物的生长动力学，揭示碳化物析出的机理和规律。

镍基高温合金中,析出相切过和绕过的临界尺寸镍基高温合金是一类在高温、腐蚀和应力应变条件下具有优异性能的合金材料，因此在航空航天、能源等领域得到广泛应用。

在镍基高温合金中，析出相是影响其性能的关键因素之一。

在析出相形成过程中，有一个重要的概念就是临界尺寸，这是一个关乎合金性能和稳定性的重要参数。

让我们来理解一下析出相在镍基高温合金中的作用。

镍基高温合金通常在高温下工作，而在高温下，合金中的固溶元素往往会析出形成弥散相。

这些析出相可以有效地阻碍位错的滑移和增材扩散，从而提高合金的强度和抗变形能力。

析出相还可以提高合金的高温抗氧化性能和耐腐蚀性能，使合金在高温高压的环境中表现出色。

我们来探讨一下析出相切过和绕过的临界尺寸。

在镍基高温合金中，析出相的形成过程是一个复杂的动力学过程。

当合金处于高温状态时，固溶元素会聚集并形成原子团簇，随着时间的推移，这些原子团簇会逐渐成长并最终形成稳定的析出相。

在此过程中，存在着一个临界尺寸的概念。

临界尺寸是指在形成过程中，原子团簇必须达到一定的尺寸才能继续成长，并最终形成稳定的析出相。

如果原子团簇的尺寸小于临界尺寸，它们很可能会因为热运动的影响而重新溶解，无法形成稳定的析出相。

在镍基高温合金中，析出相切过和绕过的临界尺寸对合金性能具有重要影响。

如果析出相的临界尺寸过大，那么在合金中形成稳定的析出相所需的时间就会变长，这可能会影响合金的生产效率。

另外，如果析出相的临界尺寸过小，那么原子团簇很容易就会超过临界尺寸形成稳定的析出相，这可能会导致析出相过度，从而影响合金的机械性能和耐腐蚀性能。

在实际生产中，为了控制析出相的临界尺寸，人们通常会通过合金化元素的添加、热处理工艺的优化等方式来调节合金的组织结构和析出相的形成过程。

通过合理地控制析出相的切过和绕过的临界尺寸，可以同时满足合金的强度、韧性、高温抗氧化性和耐腐蚀性等性能要求。

析出相在镍基高温合金中的切过和绕过的临界尺寸是影响合金性能与稳定性的重要因素。

Inconel 600及Inconel 718合金晶界偏聚研究进展*郑 磊,董建新,张麦仓,孟 烨(北京科技大学材料科学与工程学院,北京100083)摘要 高温合金中的溶质晶界偏聚是影响合金多方面性能的重要因素。

以高温合金Inconel 600和Inco nel 718为研究对象,总结了合金中溶质晶界偏聚的研究现状,并对已有的研究成果进行了深入分析,结果发现:溶质在Inco nel 600合金中的偏聚规律对合金性能的影响还需要进一步研究晶界偏聚特性、基本物理参量以及晶间腐蚀抗力的作用;溶质在Inconel 718合金中的晶界偏聚对合金性能的影响依然有待于进一步研究其作用机理、偏聚动力学和共偏聚特性。

同时,指出今后高温合金中溶质晶界偏聚的研究方向为溶质晶界偏聚动力学以及溶质间晶界共偏聚行为。

关键词 高温合金 溶质 晶界偏聚 Inconel 600 Inconel 718Research Prog ress in Grain Boundary Seg regation o f Solute At oms inInconel 600and Inconel 718SuperalloysZH ENG Lei,DONG Jianxin,ZHAN G M aicang,M ENG Ye(School of M ater ials Science and Eng ineering ,U niv ersity of Science and T echnolog y Beijing ,Beijing 100083)Abstract Gr ain bo undary seg reg atio n of so lute at oms in superallo ys is an im po rtant facto r affecting t he pr oper ties of superallo ys.In the present paper,the pr og ress in g ra in boundar y seg regat ion of so lute atoms in super alloy s is rev iewed focused o n Inco nel 600and Inco nel 718,and t he exist ing results and conclusions ar e analy zed.It is found that further r esear ch w ith respect to seg regat ing char acteristic,basic phy sical pa rameters and influence on the resistance to interg ranular st ress co rr osion (IGSC)should be carr ied o ut in super alloy Inconel 600.It is also found that further in vestig ations abo ut the mechanism,segr egating kinetics and cosegr eg atio n behav io rs should be studied insuper alloy I n co nel 718.Besides,the pr ospect o f gr ain bo undary seg reg ation of so lute atoms in super alloys is pro po sed,that is ki necits of seg reg ating and co seg reg ating o f solute ato ms.Key words super alloy ,solut e at oms,g rain boundar y segr egation,Inconel 600,Inconel 718*国家自然科学基金(507710011)郑磊:男,1977年生,讲师 T el:010 ******** E mail:zhenglei_ustb@0 引言高温合金又称热强合金、耐热合金或超合金,在核工业、宇航工业等方面有广泛的应用[1]。

He+离子辐照Inconel 718合金表面形貌改变及机理研究万浩;丁展;赵振江;王健;郭沁涵;张熠飞【摘要】研究了3种不同剂量He+离子辐照后Inconel 718合金的形貌变化规律及其形成机理.结果表明,He+离子辐照会在合金表面形成纳米多孔结构,其孔径会随辐照剂量的增加而增大.此外,He+离子辐照还会破坏合金表面δ 相并导致碳化物的持续溅射损耗,且这一现象会随着辐照剂量的增加而愈发严重.由于辐照过程中氦泡间微观应力珋σn作用会引起毗邻材料断裂及氦泡合并长大,且辐照溅射作用又会导致氦泡上层薄膜的损耗甚至破裂,因而这也是He+离子辐照Inconel 718合金表面纳米多孔结构的形成机制.【期刊名称】《原子能科学技术》【年(卷),期】2019(053)003【总页数】8页(P442-449)【关键词】离子辐照;镍合金;表面形貌;氦泡【作者】万浩;丁展;赵振江;王健;郭沁涵;张熠飞【作者单位】泰州学院船舶与机电工程学院,江苏泰州 225300;泰州学院船舶与机电工程学院,江苏泰州 225300;泰州学院船舶与机电工程学院,江苏泰州225300;泰州学院船舶与机电工程学院,江苏泰州 225300;泰州学院船舶与机电工程学院,江苏泰州 225300;泰州学院船舶与机电工程学院,江苏泰州 225300【正文语种】中文【中图分类】TG146.1.1;TG115.8.8Inconel 718是一种以γ相为基体的时效硬化型高温合金，其组织和性能在-253～650 ℃这一很宽的温度区间能保持很好的稳定性，是一种潜在的核反应堆用结构材料[1-2]。

因为Al、Ti和Nb等合金元素的加入，Inconel 718合金中会析出γ′(Ni3(Al、Ti))相、γ″(Ni3Nb)相、δ(Ni3Nb)相及少量的碳化物(MC)[3-5]。

其中，γ′相是一种具有有序面心立方结构(L12)的球形析出相，由于其与γ基体共格应变较低，所以强化效果有限[6]。