热等静压FGH96合金热处理过程的组织
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FGH96高温合金中一次碳化物形成规律柴国明;陈希春;郭汉杰【摘要】基于Thermo-Calc热力学计算软件及相应的Ni基数据库,对FGH96高温合金中一次碳化物的生成机理进行研究,计算FGH96高温合金可能的平衡析出相及C、N、Nb、Ti元素对合金中一次碳化物相MC+M(C,N)析出行为的影响,对比分析 FGH96高温合金中一次碳化物相的计算结果与扫描电镜图及能谱分析的化学成分。
结果表明:C含量对一次碳化物相的析出量影响较大,而对析出温度影响较小;N含量对析出温度有非常明显的影响,而对一次碳化物相的析出量影响较小;Nb和Ti含量对FGH96高温合金中一次碳化物相的析出行为只有轻微的影响。
因此,FGH96高温合金中一次碳化物相的析出行为主要受C和N的影响。
由计算得出的一次碳化物相的成分变化结果结合扫描电镜图和能谱分析结果可推断出,FGH96高温合金中含有 N 时,首先从液态合金中析出含有微量C的氮化物TiN,两相区析出的MC型碳化物会在TiN表面析出,形成以TiN为核心的一次碳氮化物M(C,N)。
【期刊名称】《中国有色金属学报》【年(卷),期】2012(000)008【总页数】9页(P2205-2213)【关键词】FGH96高温合金;一次碳化物;碳氮化物;热力学计算【作者】柴国明;陈希春;郭汉杰【作者单位】北京科技大学冶金与生态工程学院,北京 100083;钢铁研究总院高温材料研究所,北京 100081;北京科技大学冶金与生态工程学院,北京 100083【正文语种】中文【中图分类】TG146.1一次碳化物的形态、尺寸与分布对高温合金的性能、使用寿命和可靠性均有显著的影响,因此,研究碳化物的形成规律和控制高温合金中碳化物的析出具有重要的意义。
碳化物的尺寸越大,或棱角越多,越容易造成应力集中,给疲劳裂纹形核造成有利条件,汉字体和条状MC型碳化物往往是疲劳裂纹产生的起源和裂纹扩展的通道,当碳化物的形态从草书体状和条状转变为小块状时,合金的塑性、韧性和疲劳性能得到大幅提高,通常认为细化MC碳化物,使其分布更为均匀,可改善性能[1-2]。
热变形工艺对FGH96高温合金PPB析出相及组织的影响刘昌奎;魏振伟;张佳庆;郑真【摘要】以AA粉制备的HIP态FGH96高温合金为研究对象,研究不同热变形工艺前后FGH96高温合金PPB析出物及组织状态的变化.结果表明:HIP态FGH96高温合金可见呈圆形分布的PPB析出物,粗大的长条状γ′相呈圆形链状分布是PPB 的主要特征之一;经热变形后,FGH96高温合金PPB变形、破碎,再结晶晶粒细化、扭转,晶粒取向差变小;随着热变形温度升高、变形量增大、变形速率减小,PPB析出物变形和破碎程度越显著,粗大的初生γ′相和二次γ′相残留越少、尺寸越小;热变形温度升高、变形量增大以及变形速率减小有利于PPB的减轻甚至消除.%HIPed FGH96 superalloy prepared by AA powder was used as the research object, and the PPB precipitations and microstructures before and after different hot deformations were studied. The results show that PPB precipitates with circular distribution can be seen in HIPed FGH96 superalloy, and the coarse strip prime γ′ phase with circular chain distribution is one of the main characters of PPB. After hot deformation, the PPB in FGH96 superalloy is deformed and broken, the recrystallization grains are refined and twisted, and the grain misorientation becomes smaller. With the increase of deformation temperature and hot deformation, and the decrease of deformation rate, the deformation and fragmentation of PPB precipitates are more significant, the size of the primary residual γ′ phase becomes smaller, and the volume becomes less. The increase of deformation temperature and hot deformation, and the decrease of deformation rate are beneficial to reduce or even eliminate PPB precipitations.【期刊名称】《航空材料学报》【年(卷),期】2018(038)003【总页数】6页(P40-45)【关键词】AA粉;FGH96;原始粉末颗粒边界;热变形;粗大γ′相【作者】刘昌奎;魏振伟;张佳庆;郑真【作者单位】中国航发北京航空材料研究院,北京 100095;航空工业失效分析中心,北京 100095;航空材料检测与评价北京市重点实验室,北京 100095;材料检测与评价航空科技重点实验室,北京 100095;中国航发北京航空材料研究院,北京 100095;航空工业失效分析中心,北京 100095;航空材料检测与评价北京市重点实验室,北京100095;材料检测与评价航空科技重点实验室,北京 100095;中北大学机电学院,太原 030051;中国航发北京航空材料研究院,北京 100095;航空工业失效分析中心,北京 100095;航空材料检测与评价北京市重点实验室,北京 100095;材料检测与评价航空科技重点实验室,北京 100095【正文语种】中文【中图分类】TG113原始粉末颗粒边界(prior particle boundary,PPB)是粉末高温合金的三大主要缺陷之一[1]。
高温固溶热处理对HIP态FGH96合金中碳化物影响规律的体视学研究马文斌;刘国权;胡本芙;张义文;刘建涛【摘要】利用金相显微镜,扫描电镜和透射电镜并结合体视学基本原理,对在不同固溶温度和冷却方式(空冷和炉冷)下热等静压(HIP)态FGH96合金中碳化物的数量、空间分布及尺寸分布等进行了定量表征和对比研究.结果表明:HIP态FGH96合金中碳化物主要为富Nb和Ti的MC,在原始颗粒边界(PPB)上分布的碳化物主要为块状,在PPB区域以外分布的碳化物主要由块状和花状MC组成.在1180℃以下进行固溶热处理时,碳化物含量增加并且加剧了合金中的PPB;当固溶温度达到1180℃以上时,随着固溶温度的升高,合金中碳化物数量减少,PPB逐渐消失.1200℃固溶后炉冷,固溶在基体中的碳主要以非PPB碳化物形式重新析出,会导致合金中PPB碳化物数量的降低,即使合金中的碳化物总量与固溶热处理前几乎相同.另外,空冷合金中PPB碳化物尺寸为单峰分布,而炉冷合金中则表现为双峰,后者与炉冷过程中碳化物能够重新析出密切相关.【期刊名称】《材料工程》【年(卷),期】2013(000)011【总页数】7页(P43-49)【关键词】粉末高温合金;高温固溶热处理;碳化物;定量表征;体视学【作者】马文斌;刘国权;胡本芙;张义文;刘建涛【作者单位】北京科技大学材料科学与工程学院,北京100083;北京科技大学材料科学与工程学院,北京100083;北京科技大学新金属材料国家重点实验室,北京100083;北京科技大学材料科学与工程学院,北京100083;钢铁研究总院高温材料研究所,北京100081;钢铁研究总院高温材料研究所,北京100081【正文语种】中文【中图分类】TG113.12粉末高温合金具有组织均匀、晶粒细小、屈服强度高和抗疲劳性能好等特点,使其成为高性能发动机热端部件的首选材料。
FGH96作为国内的第二代粉末高温合金,具有较高的蠕变强度,裂纹扩展抗力及较好的损伤容限性能[1,2]。
转速对FGH96GH4169高温合金惯性摩擦焊接头组织与力学性能的影响0 前言提高推重比是当前航空发动机的最重要发展趋势之一,增大涡轮进口温度是满足这一要求的重要手段,这就需要更先进、更可靠的高温材料。
镍基高温合金具有优良的高温力学性能,其制造的涡轮部件已经在国际上先进航空发动机制造领域广泛应用。
考虑性能涡轮转子不同部件往往采用不同材料制造,粉末高温合金[1-4]涡轮盘与高温合金涡轮轴的连接已成为现阶段亟待解决的问题。
生产型企业的生产成本一般由直接材料、直接人工、制造费用三部分组成,其中直接材料指原材料、辅助材料、备品配件、燃料等物料的使用成本,直接人工指生产过程中支付的工资和福利费用,制造费用指机器设备的折旧损耗费用,一般按采购成本的一定比例计提。
可见企业采购物资的成本是产品生产成本的主要构成内容,将直接影响企业的利润水平。
因此采购成本控制是降低企业生产成本和提升利润水平的重要途径。
惯性摩擦焊(IFW)以其性能好、质量稳定、可靠性高等特点,在国内外广泛应用于先进航空发动机整体涡轮转子连接制造中。
国内外陆续开展了IFW的研究工作,并取得了一定的进展[5-6]。
M.Preuss等人研究对比了三种Ni基高温合金惯性摩擦焊的显微组织、力学性能以及焊接残余应力。
Zhu Y.Z.等人[7]研究了Ni基合金80A/4Cr10Si2Mo 惯性摩擦焊接头的组织演变规律。
Nie L.F.等人[8]构建了FGH96惯性摩擦焊的数值模型,对摩擦焊界面温度应力场进行了分析。
王彬等人[9]采用紫铜丝作为示踪金属观测并分析了FGH96/GH4169惯性摩擦焊接头的金属流动行为。
但目前高温合金惯性摩擦焊的研究主要集中在同质连接,关于异质高温合金惯性摩擦焊的研究少见报道。
“互联网+健身参与”是在“互联网+”时代背景下,应用现代化、智能化、信息化等科技创新为全民健身参与服务。
例如“智能夜跑”、“悦动跑团”等健身跑模式,属于利用“APP软件+互联网”技术监控体育活动运动量、消耗量、睡眠质量及其他身体健康指标等功能的智能化形式,而通过在朋友圈的“晒跑”、“晒健身”等行为大大激发了全民健身参与的兴趣,各种约跑、约教练、约运动活动层出不穷,促进了运动“趣缘”群体的形成,也方便群众省时、省力地进行体育运动。
第26卷 第3期2006年6月 航 空 材 料 学 报JOURNAL OF AERONAUTI CA L MATER I ALSVol .26,No .3June 2006热等静压温度对FGH96粉末高温合金显微组织的影响王旭青,罗学军,邹金文(北京航空材料研究院,北京100095)摘要:热等静压工艺在飞机发动机粉末盘的研制中是一个关键热工艺,对粉末高温合金盘形件的组织、性能起重要作用。
选择4种热等静压温度,对不同热等静压工艺后的组织进行研究。
实验结果表明,提高热等静压温度可以促进消除残余枝晶,促进基体再结晶及再结晶晶粒长大,促进一次γ′相溶解和二次γ′相形核和长大。
关键词:热等静压;FG H96粉末高温合金;显微组织中图分类号:T G13213 文献标识码:A 文章编号:100525053(2006)0320293202收稿日期622;修订日期62323作者简介王旭青(3),女,工程师,主要从事粉末高温合金研究。
FG H96粉末高温合金是一种高合金化的γ′相沉淀强化型镍基高温合金,γ′体积含量可达30%~35%,是目前制造高性能发动机热端转子部件的首选材料。
现阶段,国内采用等离子旋转电极(PREP)工艺制取FG H96预合金粉末。
该工艺制得的预合金粉末的特点是工艺性能好,但存在粉末颗粒偏大,粉末上的枝晶数量较多的问题[1]。
FG H96合金采用热等静压(H IP)后等温锻造的成型工艺。
热等静压温度过低易造成再结晶不充分,残余枝晶过多等问题,不利于后续锻造工艺的组织控制;温度过高,造成晶粒和γ′相过分长大,不利于固溶处理组织控制。
本实验研究热等静压温度对PR EP FG H96粉末高温合金锭显微组织的影响,希望通过调整热等静压温度得到均匀的显微组织,为后续工艺做好组织准备。
1 实验方法采用小于105μm 的PREP 法,FG H96高温合金粉末经过除气、装包套、封焊和预热处理(该工艺可以有效消除粉末原始颗粒边界),最后热等静压成型为<70mm ×100mm 的试验锭。
第15卷 第8期 精 密 成 形 工 程2023年8月JOURNAL OF NETSHAPE FORMING ENGINEERING121收稿日期:2023-05-22 Received :2023-05-23基金项目:国家科技重大专项(J2019-VII-0005-0145);稳定支持基础研究领域青年团队计划(YSBR-025)Fund :National Science and Technology Major Project of China (J2019-VII-0005-0145); CAS Project for Young Scientists in Basic Research (YSBR-025) 作者简介:李若辰(1997—),男,硕士生。
Biography :LI Ruo-chen (1997-), Male, Postgraduate. 通讯作者:卢正冠(1990—),男,博士,助理研究员,主要研究方向为粉末冶金成形。
Corresponding author :LU Zheng-guan (1990-), Male, Doctor, Assistant researcher, Research focus: powder metallurgy forming. 引文格式:李若辰, 卢正冠, 吴杰, 等. 原始颗粒边界对粉末热等静压成形FGH97合金性能的影响[J]. 精密成形工程, 2023, 15(8): 121-128.LI Ruo-chen, LU Zheng-guan, WU Jie, et al. Effect of PPBs on Properties of FGH97 Alloy Prepared by Powder Metallurgy Hot 原始颗粒边界对粉末热等静压成形FGH97合金性能的影响李若辰1,2,卢正冠1,吴杰1,徐磊1(1.中国科学院金属研究所 师昌绪先进材料创新中心,沈阳 110016;2.中国科学技术大学 材料科学与工程学院,沈阳 110016)摘要:目的 基于粉末冶金近净成形工艺,研究原始颗粒边界(PPBs )对FGH97合金力学性能的影响,并验证热处理和二次热等静压工艺能否消除PPBs 。
FGH96、FGH97粉末盘的无损检测董德秀;熊瑛;刘怀南;张传明【摘要】Through the studying of NDT methods used for FGH96 andFGH97 powder Nickel-based superalloy turbine disk and labyrinth disk,the ultrasonic inspection and fluorescent particle inspection processes have been determined for the powder disks.The inspection results prove thatthe alloy made by hot isostatic pressing(HIP)+forging is more suitable for exposing indications with ultrasonic inspection,while the alloy made by direct HIP is good for indicating flaws with fluorescent particle inspection.%通过对FGH96粉末、FGH97粉末镍基高温合金涡轮盘、篦齿盘无损检测方法研究,确定了粉末盘超声检测和荧光检测工艺。
通过检测结果研究发现,热等静压+锻造态合金有利于超声检测,并发现了缺陷显示;直接成型热等静压态合金有利于荧光检测,并发现了缺陷显示。
【期刊名称】《无损检测》【年(卷),期】2012(034)005【总页数】5页(P76-80)【关键词】粉末盘;超声波检测;荧光检测【作者】董德秀;熊瑛;刘怀南;张传明【作者单位】黎明航空发动机集团公司,沈阳110043;黎明航空发动机集团公司,沈阳110043;黎明航空发动机集团公司,沈阳110043;黎明航空发动机集团公司,沈阳110043【正文语种】中文【中图分类】TG115.28粉末高温合金特点为晶粒细小、组织均匀、无宏观偏析、合金化程度高、屈服强度高、疲劳性能好,是制造高推比新型发动机涡轮盘、篦齿盘等最佳材料,我国某型号发动机就用到了粉末材料(FGH96、FGH97)。
FGH96惯性摩擦焊接头焊后处理显微组织与性能许飞; 张侃; 臧伟锋【期刊名称】《《科学技术与工程》》【年(卷),期】2019(019)018【总页数】7页(P144-150)【关键词】惯性摩擦焊; 显微组织; 显微硬度; 疲劳极限; 热处理【作者】许飞; 张侃; 臧伟锋【作者单位】中国飞机强度研究所西安710065【正文语种】中文【中图分类】TG156高温合金应用于航空、航天发动机的压气机盘、涡轮盘、机匣、压气机叶片、紧固件等部件中。
整体成型加工成本太高,而熔焊过程中易出现偏析、裂纹等缺陷,影响焊接可靠性。
国外通过多年的基础研究和生产应用考核证明,惯性摩擦焊是最为可靠、再现性最好和最可信赖的焊接技术[1—3]。
一些先进的高性能航空发动机如CF6—80E、F118、F404、TF39、GE4、GE90、T55、T58、F119和EJ200(图1)等,均已将惯性摩擦焊作为整体转子部件主导的、典型的工艺方法[4—7]。
中国关于航空发动机压气机整体转子部件惯性摩擦焊技术的研究起步较晚,只针对变形高温合金GH4169、钛合金TC17等材料开展了惯性摩擦焊技术工程应用研究[8—17],研究成果也仅在FWS10发动机压气机整体转子部件上得到了应用(图2)。
同时,随着航空发动机效率和推重比的提高,新型高温合金在航空发动机转子上得到了越来越广泛的应用。
现选用FGH96高温粉末合金进行惯性摩擦焊,并对焊接后的接头进行不同固溶热处理及时效强化,研究其宏观组织及微观组织的变化。
通过研究显微组织、显微硬度及疲劳极限,确定最佳热处理工艺。
图1 发动机及其惯性摩擦焊高压压气机转子Fig.1 Areoengine and inertial friction welded compressor rotor图2 惯性摩擦焊焊接的发动机压气机整体转子部件Fig.2 Areoengine compressor rotor welded by inertial friction welding1 研究方法FGH96材料成分如表1所示,在惯性摩擦焊接机上进行焊接后,分别进行无固溶强化、1 050 ℃保温2 h固溶热处理、1 080 ℃保温2 h固溶热处理、1 120 ℃保温2 h固溶热处理,然后进行760 ℃保温10 h时效强化。
粉末高温合金FGH96线性摩擦焊接头组织与力学性能马铁军;王为;李文亚;张勇【摘要】利用自制的XMH 160型线性摩擦焊机进行了FGH96高温合金的初步焊接实验,分析了接头组织特征,并测试了接头拉伸性能和显微硬度.结果表明:FGH96合金接头焊缝区为细晶区,热力影响区则粗、细晶共存,粗晶主要位于近焊区;接头的抗拉强度接近母材,而韧性较差;显微硬度从焊缝到母材呈现为高低高的变化趋势,热力影响区中部为最低值.除与晶粒尺寸有关外,接头力学性能还与不同区域的强化相含量与分布及晶格畸变程度等因素有关.对于FGH96线性摩擦焊接头,一方面需通过改进焊接工艺来消除焊接界面的孔洞缺陷,另一方面需通过焊后热处理来改善接头的组织及力学性能.【期刊名称】《材料工程》【年(卷),期】2014(000)010【总页数】5页(P11-15)【关键词】FGH96;线性摩擦焊;组织;力学性能【作者】马铁军;王为;李文亚;张勇【作者单位】西北工业大学凝固技术国家重点实验室摩擦焊接陕西省重点实验室,西安710072;西北工业大学凝固技术国家重点实验室摩擦焊接陕西省重点实验室,西安710072;西北工业大学凝固技术国家重点实验室摩擦焊接陕西省重点实验室,西安710072;西北工业大学凝固技术国家重点实验室摩擦焊接陕西省重点实验室,西安710072【正文语种】中文【中图分类】TG453线性摩擦焊(LFW)以其优质、高效、节能、环保等优点,已逐渐成为高推重比航空发动机整体叶盘制造与维修的关键核心技术之一。
目前,线性摩擦焊的研究与应用主要是针对风扇及低压压气机的钛合金整体叶盘进行。
Vairis和Frost[1,2]系统研究了Ti-6Al-4V(TC4)的线性摩擦焊工艺,分析了焊接过程并进行了参数优化。
马铁军等[3,4]针对多种钛合金进行了线性摩擦焊实验,揭示了接头组织特征、力学性能和工艺参数之间的关系。
张田仓等[5,6]也对多种钛合金进行了同质或异质线性摩擦焊,揭示了其组织演变规律与性能特征。
第26卷 第3期2006年6月航 空 材 料 学 报J OURNAL OF A ERONAUT ICAL MAT ER I A LSV o.l 26,N o .3June 2006粉末高温合金FGH96惯性摩擦焊接头常温力学性能分析何胜春,张田仓,郭德伦(北京航空制造工程研究所北京100024)摘要:第二代粉末高温合金FGH 96是采用损伤容限设计思想研制的新型粉末高温合金,是当前750 工作条件下满足高推比、高燃效发动机使用要求的涡轮盘、环形件和其他热端部件的理想材料。
结合FGH96惯性摩擦焊接头的组织特征和强化相 数量分析接头的显微硬度和常温拉伸性能。
结果表明,FGH 96惯性摩擦焊接头具有良好的常温力学性能。
关键词:FGH 96;惯性摩擦焊;显微硬度;常温拉伸性能中图分类号:TG453 文献标识码:A 文章编号:1005-5053(2006)03-0122-04收稿日期:2006-01-30;修订日期:2006-03-23作者简介:何胜春(1977-),男,硕士,工程师,主要从事高温合金、钛合金惯性摩擦焊工艺研究,(E -m a il)shengchun _he @hot ma i.l co m 。
第二代粉末高温合金FGH 96是采用损伤容限的设计思想研究出来的新型高温粉末合金,与FGH 95相比适当减少了强化相 的含量,调整了晶粒尺寸,使强度有所降低,但高温抗裂能力得到较大提高。
通常的制造工艺是采用真空感应熔炼母合金,然后雾化制取预合金粉末,以热等静压+等温锻造等工艺制取零件毛坯,通过热处理控制晶粒的尺寸。
FGH 96是当前750 工作条件下满足高推比、高燃效发动机使用要求的涡轮盘、环形件和其他热端部件的关键材料[1]。
在航空发动机高温合金整体涡轮转子部件焊接技术研究方面,通过多年的生产应用实践,国外一些先进的航空发动机制造公司已将摩擦焊接作为焊接高性能航空发动机整体转子部件的主导的、典型的和标准的工艺方法,普遍认为摩擦焊是最可靠、再现性最好和最可依赖的焊接技术。