下载文档原格式
IN718镍基高温合金熔体脱氮和TiN析出热力学研究罗小雨;郭靖;郭汉杰;李泽友【期刊名称】《特殊钢》【年(卷),期】2024(45)1【摘要】低氮含量可控制TiN夹杂物生成,从而提高镍基高温合金冶金质量和综合性能。
通过比较镍基和铁基金属液中标准吉布斯自由能和合金元素对N、Ti活度相互作用系数的差别,指出镍基和铁基中两套不同的热力学数据,二者不能混用。
以目前已有的镍基高温合金的热力学参数建立了IN718合金脱氮热力学模型,得出在满足其他冶炼条件的前提下,适当降低温度和提高真空度以降低氮气分压是降低合金液中氮含量的直接手段,以及不同合金元素加入对脱氮的不同影响。
同时,建立TiN析出的热力学模型以及偏析模型,计算结果得出,在IN718的生产温度1450℃条件下,控制合金液中的w[N]在43.69×10^(-6)以下,凝固过程中溶质元素N、Ti 在液相中富集TiN析出,计算析出温度为1468 K,此时固相分率fs为0.829。
若要控制固相分率fs分别在90%或95%以上才会析出TiN夹杂物,w[N]需分别控制在25.00×10^(-6)和15.00×10^(-6)以下。
【总页数】9页(P33-41)【作者】罗小雨;郭靖;郭汉杰;李泽友【作者单位】北京科技大学冶金与生态工程学院;高端金属材料特殊熔融与制备北京市重点实验室;大冶特殊钢有限公司【正文语种】中文【中图分类】TF701【相关文献】1.改型In718镍基合金析出相的热力学模拟计算2.超超临界电站用镍铁基高温合金TCP相和碳化物相析出的热力学计算3.熔体过热处理对铸造镍基高温合金吸氮行为的影响4.激光喷丸IN718镍基合金的高温晶粒演变规律及析出相分析5.新型镍基高温合金718Plus析出相热力学研究因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
变形参数对Delta工艺Inconel718合金中δ相的影响研究Inconel718(国内相应牌号GH4169)是制造发动机涡轮盘、压气机盘等关键热端部件的重要材料，这类部件通常在高温和高压交互作用下工作，要求材料具有优秀抗低周疲劳性能。
Inconel718合金具有Nb含量高的显著特点，容易形成偏析，再者通过锤击或压力机来锻造时，工艺参数难以准确控制，因而其锻件的晶粒度容易粗细不均，即形成混晶组织而影响锻件的力学性能。
随着发动机安全性、可靠性要求的提高，获得组织细小均匀的锻坯及盘锻件成为关键。
Inconel718合金中以γ''作为主要强化相，δ相是γ''相的平衡相，是Inconel718合金的主要组成相之一。
δ相的形貌、数量和分布对于合金的疲劳性能、持久性能、抗缺口敏感性和热加工性能有很大影响。
一般认为，适量的δ相呈粒状均匀分布有利于合金的力学性能。
鉴于δ相钉扎晶界，阻止晶粒长大的作用，有学者提出了δ相析出处理后再进行热变形的Delta工艺，通过适当的热加工工艺能够获得组织均匀细小的大尺寸Inconel718锻坯件，尤其在非等温变形普通工艺难于控制时，Delta工艺更易于获得均匀细小的组织。
热变形工艺参数对Inconel718合金组织的影响得到了广泛的研究，但对于Delta 工艺下δ相的演变及特征还鲜有报道。
接下来通过热压缩试验模拟热加工过程中的始锻、终锻温度，研究了不同变形条件下Delta工艺Inconel718合金中δ相形貌、数量和分布特点，以期为制定和优化Delta工艺提供参考。
实验用材料为48mm×48mm的Inconel718合金方坯料，采用真空感应熔炼+电渣重熔，其主要化学成分(质量分数，%)为：0.03C，51.09Ni，19.14Cr，5.07Nb，3.09Mo，0.67Al，1.09Ti，0.20Si，0.0037B，0.0045S，0.14Mn，余量为Fe。
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。
不同冷变形量对合金钢中板显微组织和力学性能的影响合金钢是一种重要的材料，广泛应用于各种领域，如汽车制造、航空航天和建筑结构等。
在制造过程中，材料的冷变形是一种常见的处理方法，可以显著改善合金钢的力学性能和微观结构。
本文将讨论不同冷变形量对合金钢中板的显微组织和力学性能的影响。
首先，我们来了解一下冷变形的概念。
冷变形是指在常温下通过机械或热处理方式对材料进行塑性变形，从而改变材料的形状和性质。
冷变形可以包括冷轧、冷拔和冷挤压等方法。
在这些过程中，材料被加工成板状，因此我们将重点研究冷变形对板材显微组织和力学性能的影响。
首先，冷变形量对合金钢的显微组织有显著影响。
随着冷变形量的增加，合金钢中晶界的细化现象会发生。
这是由于冷变形使得晶界位错增多，从而促使晶界迁移并细化晶粒。
晶界细化能够提高材料的强度和硬度。
此外，冷变形还会引起位错的聚集和堆垛，进一步增强了合金钢的晶界强化效应。
因此，冷变形量的增加可以显著改善合金钢的显微组织，使其具有更好的力学性能。
其次，冷变形量对合金钢的力学性能也有重要影响。
研究表明，随着冷变形量的增加，合金钢的强度和硬度逐渐增加。
这是由于冷变形引起了晶界的细化和位错的聚集，从而增强了材料的晶界强化效应和位错固溶强化效应。
此外，冷变形还会增加有序化相的形成，进一步提高合金钢的强度。
然而，当冷变形量超过一定范围时，强度和硬度的增加趋势将会减缓。
这是由于过大的冷变形量会导致晶粒的较大变形和断裂，从而降低材料的韧性和延展性。
因此，在合金钢的冷变形过程中需要选取适当的变形量来平衡强度与韧性的要求。
此外，冷变形量对合金钢的断裂韧性也有一定的影响。
一般来说，随着冷变形量的增加，合金钢的断裂韧性呈下降趋势。
这是由于冷变形会导致晶界的细化和位错的聚集，进而导致材料的断裂路径从韧性断裂转变为脆性断裂。
因此，在合金钢的冷变形过程中需要在强化材料的同时保持其较高的断裂韧性，可以通过合理控制冷变形量和采取适当的热处理方式来实现。
冷轧工艺改进对铝合金板材显微组织和析出相特征的影响研究冷轧工艺是铝合金板材生产过程中关键的加工环节之一，良好的冷轧工艺能够有效改善铝合金板材的显微组织和析出相特征。
本文将从显微组织和析出相两个方面探讨冷轧工艺改进对铝合金板材的影响。
首先，冷轧工艺改进对铝合金板材的显微组织具有重要的影响。
冷轧是通过将铝合金板材通过较小的间隙穿过冷轧机辊进行加工，使得板材被迫发生强烈的塑性变形。
这种变形使得材料内部的晶粒发生重塑和细化，从而形成了更均匀、致密的显微组织。
冷轧过程中的塑性变形还会引起晶体的滑移、形变和再结晶等变化，进一步改善了显微组织的均匀性和强度。
其次，冷轧工艺改进对铝合金板材的析出相也有显著影响。
铝合金中的析出相是由于合金中溶质元素的溶解度随着降温而降低，从而析出在晶界或晶内的固溶体中。
冷轧工艺改进通常会采用更加精细的冷轧工艺参数，如降低冷轧温度和增加冷轧变形率等，这些改进方法往往能够提高合金中的溶质元素浓度梯度，促使析出相的形成。
同时，冷轧过程中的变形应变也会引起晶格的畸变和晶体缺陷的形成，为析出相提供了更多的形核位点和扩散通道。
这些因素共同作用下，能够增加铝合金板材的析出相数量和尺寸，提高合金的强度和硬度。
综上所述，冷轧工艺改进对铝合金板材的显微组织和析出相特征具有重要影响。
良好的冷轧工艺能够改善板材的显微组织均匀性和致密性，从而提高合金的力学性能。
同时，改进后的冷轧工艺也能够促进铝合金中的析出相形成，进一步提高合金的强度和硬度。
因此，在铝合金板材生产过程中，冷轧工艺的优化和改进是必不可少的。
此外，冷轧工艺改进对铝合金板材的显微组织和析出相特征还可以对板材的耐腐蚀性能和表面质量产生影响。
首先，冷轧工艺改进对铝合金板材的耐腐蚀性能具有重要的影响。
铝合金具有良好的耐腐蚀性能，但是由于合金中的非均匀成分分布和显微组织特性的差异，导致板材的耐腐蚀性能存在一定的区域差异。
冷轧工艺改进能够使铝合金板材的显微组织更加均匀和致密，减少孔隙和缺陷的产生，从而提高铝合金板材的耐腐蚀性能。
《冷轧变形对高性能Cu-Ni-Si合金组织性能与析出行为的影响》篇一一、引言高性能Cu-Ni-Si合金作为一种重要的导电材料，在电子、电气和航空航天等领域具有广泛的应用。
冷轧变形作为改善合金性能的一种重要手段，能够显著影响合金的微观结构、力学性能和析出行为。
本文将详细探讨冷轧变形对高性能Cu-Ni-Si合金组织性能与析出行为的影响，旨在为该领域的研究与应用提供有益的参考。
二、实验方法（一）材料制备选择适当成分的高性能Cu-Ni-Si合金作为研究对象，通过熔炼、铸造和热处理等工艺制备合金试样。
（二）冷轧变形处理将合金试样进行不同程度的冷轧变形处理，包括不同的轧制温度、轧制速度和轧制道次等。
（三）组织性能与析出行为分析采用金相显微镜、扫描电子显微镜、透射电子显微镜等手段，观察合金的微观组织结构；通过硬度测试、拉伸试验等手段，评估合金的力学性能；利用X射线衍射、差热分析等技术，研究合金的析出行为。
三、冷轧变形对高性能Cu-Ni-Si合金组织的影响（一）显微组织结构的变化冷轧变形会导致合金的晶粒发生显著的细化，晶界清晰可见，晶内位错密度增加。
随着变形程度的增加，合金的显微组织结构更加均匀，晶粒尺寸逐渐减小。
（二）相组成的变化冷轧变形过程中，Cu-Ni-Si合金中的相组成也会发生变化。
由于应力的作用，某些相可能发生转变或细化，从而对合金的力学性能产生影响。
四、冷轧变形对高性能Cu-Ni-Si合金性能的影响（一）硬度变化冷轧变形后，高性能Cu-Ni-Si合金的硬度显著提高。
随着变形程度的增加，合金的硬度逐渐增大，表现出明显的加工硬化现象。
（二）拉伸性能的变化冷轧变形能够改善合金的拉伸性能。
经过适当程度的冷轧变形处理后，合金的抗拉强度和延伸率均有所提高，表现出更好的塑性和韧性。
五、冷轧变形对高性能Cu-Ni-Si合金析出行为的影响（一）析出相的类型与分布冷轧变形过程中，高性能Cu-Ni-Si合金中会析出不同类型的相。
冷轧工艺改进对镍基合金板材的晶粒细化行为和应力松弛性能的影响冷轧工艺是一种常用的金属塑性变形工艺，通过对金属材料加工，可以改变其结构和性能。
冷轧工艺改进可以通过调整参数和优化工艺流程，达到提高材料性能的目的。
对镍基合金板材而言，冷轧工艺改进对其晶粒细化行为和应力松弛性能的影响十分重要。
首先，冷轧工艺改进对镍基合金板材晶粒细化行为的影响是显著的。
镍基合金具有良好的高温强度和耐腐蚀性能，在高温和腐蚀环境中得到广泛应用。
而材料的晶粒尺寸对其力学性能和耐腐蚀性能具有重要影响。
晶粒细化可以提高材料的强度和硬度，并改善其塑性和韧性。
冷轧工艺改进中，通过调整冷轧过程中的变形量、变形速度和温度等参数，可以有效地控制晶粒细化。
研究表明，适当的冷变形量和变形速度可以促进晶粒细化，抑制晶粒长大，得到更细小的晶粒尺寸。
此外，冷轧过程中的冷变形和再结晶行为也对晶粒细化有重要影响。
通过控制冷变形后的再结晶条件，可以使材料得到更细小且均匀的晶粒。
因此，冷轧工艺改进可以显著改善镍基合金板材的晶粒细化行为，从而提高其力学性能和耐腐蚀性能。
其次，冷轧工艺改进对镍基合金板材的应力松弛性能也具有重要影响。
镍基合金在高温和腐蚀环境中往往承受着较大的应力，容易发生应力松弛现象。
应力松弛是材料在应力作用下，由于晶粒和相界面的松弛而引起的材料形变和失稳行为。
应力松弛会导致材料的力学性能下降，甚至出现塑性变形和破裂等问题。
冷轧工艺改进可以通过调整工艺流程，有效减少材料的应力松弛性能。
首先，通过冷轧工艺改进得到细小均匀的晶粒结构，可以减少晶粒和相界面的应力集中，降低应力松弛的发生。
其次，通过调整冷轧过程中的变形温度和速度等参数，可以减小冷变形引起的残余应力，进一步降低应力松弛的风险。
因此，冷轧工艺改进可以显著提高镍基合金板材的应力松弛性能，提高材料的使用寿命和可靠性。
综上所述，冷轧工艺改进对镍基合金板材的晶粒细化行为和应力松弛性能具有重要影响。
通过调整冷轧工艺参数和优化工艺流程，可以获得细小均匀的晶粒结构，提高材料的力学性能和耐腐蚀性能。
《冷轧变形对高性能Cu-Ni-Si合金组织性能与析出行为的影响》篇一一、引言随着现代工业的快速发展，高性能Cu-Ni-Si合金因其优异的导电性、热稳定性和良好的加工性能，在电子、电气、航空航天等领域得到了广泛应用。
冷轧变形作为一种重要的金属加工工艺，能够显著改变金属材料的微观组织结构和力学性能。
本文旨在研究冷轧变形对高性能Cu-Ni-Si合金组织性能与析出行为的影响，以期为该合金的优化设计和加工工艺提供理论依据。
二、实验方法本实验选用高性能Cu-Ni-Si合金作为研究对象，通过冷轧变形处理，研究其组织性能与析出行为的变化。
具体实验步骤如下：1. 选用合适的高性能Cu-Ni-Si合金，制备成板材。
2. 对板材进行不同程度的冷轧变形处理，变形量分别为0%、10%、20%、30%。
3. 对处理后的板材进行金相显微镜观察、X射线衍射分析、扫描电镜观察等手段，分析其微观组织结构和力学性能。
4. 通过透射电镜观察和析出相的能谱分析，研究合金的析出行为。
三、实验结果与分析（一）组织结构变化1. 冷轧变形后，Cu-Ni-Si合金的晶粒尺寸明显减小，晶界清晰可见。
随着变形量的增加，晶粒逐渐细化，有利于提高合金的力学性能。
2. 冷轧过程中，合金内部产生了大量的位错和亚结构，这些位错和亚结构的产生有利于合金的强度和硬度的提高。
（二）力学性能变化1. 随着冷轧变形量的增加，Cu-Ni-Si合金的硬度逐渐提高。
这主要是由于晶粒细化、位错和亚结构的产生，使得合金的强度和硬度得到提高。
2. 冷轧变形对合金的导电性能有一定影响，但总体上仍保持良好的导电性能。
（三）析出行为研究1. 冷轧变形过程中，Cu-Ni-Si合金中析出相的数量和尺寸均有所变化。
随着变形量的增加，析出相的数量增多、尺寸减小。
2. 析出相的成分主要为Cu、Ni、Si等元素，其形成与合金的成分和冷轧变形过程密切相关。
析出相的细化有利于提高合金的力学性能和耐腐蚀性能。
