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《东北大学》 2008年
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K465镍基高温合金的研究

裴忠冶  
【摘要】: 镍基高温合金作为在各种航空、航天发动机和燃气轮机中服役的主要材料,具有重要应用价值。对已经显示出优异综合性能的镍基高温合金的成分、组织与性能以及制造过程进行深入研究,显得越来越迫切。铸造K465合金具有较高的抗蠕变、疲劳的能力和较高的承温能力,在国防、航天、航空领域具有广泛的应用前景。开展K465合金的研究具有重要的理论和实际意义。 本文对K465镍基铸造高温合金进行了母合金熔炼、铸造、熔体过热处理及微合金化等方面的研究,结合X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、能谱分析仪(EDS)和图像分析仪等测试与分析手段,探讨了熔体过热处理对K465合金的合金元素偏析规律、合金的组织及性能的影响;建立了镍基合金中N溶解度的热力学模型,分析了熔体过热处理镍基高温合金中氮的行为;研究了Mg、Ce微合金化对合金组织、性能的影响。主要研究结果如下: 1.确定了K465母合金合适的熔炼工艺条件,采用本论文确定的工艺条件,获得了化学成分合格、力学性能稳定的K465母合金; 2.研究了浇注温度和模壳温度对合金组织和力学性能的影响。试验发现,随浇注温度和模壳温度的降低,合金的宏观晶粒尺寸减小,枝晶细化,二次枝晶间距减小;浇注温度和模壳温度升高,碳化物逐渐向块状和汉字草书体状转变,分布的均匀性变差;γ′相尺寸随浇注温度的升高有增大的趋势;力学性能测试表明,在适当的浇注温度和模壳温度条件下,合金可以获得较好的综合力学性能; 3.对合金的熔体过热处理研究表明: 1)低于1750℃进行熔体过热处理对合金的化学成分影响不大,高于1750℃进行熔体过热处理后,合金中C、Cr、Al和Ti的烧损明显加重; 2)熔体过热处理对合金中氮的含量有一定影响,随着熔体过热处理温度的升高,合金中氮含量呈下降的趋势,熔体过热处理温度高于1790℃后,随着熔体过热处理温度升高合金中氮含量增大;建立了镍基合金液中氮溶解度的热力学近似计算模型,本研究中,在熔体过热处理较低温度段,氮含量随温度的变化规律与模型的理论预测值吻合较好。在较高温度范围内,即当过热处理温度超过1790℃以后,合金中的氮含量随温度的升高而增加,是与熔体过热处理引起合金熔体结构的变化有关; 3)熔体过热处理对Cr、Co、Al和Ni的偏析比影响不大;随熔体过热处理温度的不断提高,Ti和Nb元素的偏析比有逐渐减小的趋势,W和Mo的偏析比先增大后减小;熔体过热处理有降低合金元素偏析的作用; 4)未经熔体过热处理时,合金晶粒为普通等轴晶,碳化物为大块状分布在枝晶间;随着熔体过热处理温度的不断提高,合金的晶粒尺寸持续变大,碳化物由块状的形式向汉字草书体群团形式转化;当过热温度超过1760℃时,晶粒又不断变小,合金中碳化物呈小块状和颗粒状均匀分布。温度低于1750℃的熔体过热处理对MC碳化物和(γ+γ′)共晶体积分数影响较小;熔体过热处理温度超过1750℃时,由于元素烧损,MC碳化物和(γ+γ′)共晶的体积分数明显减小;熔体过热处理温度提高,MC碳化物中W含量有不断升高的趋势; 5)明确了熔体过热处理温度对合金的力学性能的影响 熔体过热处理温度对室温屈服强度和抗拉强度影响不显著;断裂伸长率和面缩率均随熔体过热处理温度的升高有一定程度的提高;当熔体过热处理温度超过1790℃时,断裂伸长率和面缩率迅速降低;合金在1750℃~1760℃时,强度和塑性达到较好的匹配; 熔体过热处理温度低于1750℃时,随过热处理温度的升高,合金975℃/230MPa条件下的持久寿命和持久塑性大幅提高;在1650℃~1760℃温度段内过热处理,合金的持久寿命和持久塑性达到了较好的匹配;当超过1760℃,过热温度继续升高时,合金持久寿命和塑性迅速降低。 4.对合金Mg、Ce微合金化的研究表明,随着Mg含量的增加,合金中MC碳化物转变为细小颗粒状,γ′相颗粒变得细小,立方化效果明显,当Mg含量达到0.03%时,MC碳化物转变为草书体汉字状,γ′相颗粒变得粗大;Mg含量对抗拉强度和屈服强度的影响较小;随着合金中Mg含量的增加,合金持久寿命和塑性有明显提高,合金中Mg的适宜加入量为0.02%;Mg含量进一步增加,合金的持久寿命、塑性均有大幅下降; 在本论文试验范围内,Ce含量对合金的显微组织没有明显的影响,合金中MC碳化物呈草书体汉字状,γ′相颗粒变化不明显,并存在有低熔点的富Ce相,在室温拉伸时,合金的室温强度和塑性保持较平稳的趋势;由于合金中低熔点富Ce相的存在和疏松的大量增多,导致975℃/230 MPa条件下持久寿命和塑性始终处于较低的水平。在本论文试验条件下,合金中Ce的加入不能有效提高合金强度。 5.对铸件的预研表明,设计采用蜡模分体压制,组合夹具精确定位,蜡模拼装组合成型的工艺方案,试制出了合格的整体精密铸造用蜡模,保证了铸件的表面光洁度和尺寸精度;通过对浇注系统的改进,在外壁和内锥部位有针对性地增设了内浇口,较好地解决了内锥与外环两部位的疏松问题;通过铸造工艺的优化,消除了试制过程中铸件疏松和开裂的问题,得到了合格的铸件,通过了地面长时试车考核。
【学位授予单位】:东北大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2008
【分类号】:TG132.32

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【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 阮国智;李楠;吴新杰;;耐火材料在渣-铁(钢)界面局部蚀损机理[J];材料导报;2005年02期
2 黄福祥;苏联高温合金发展动态(一)[J];材料工程;1990年03期
3 胡壮麒,唐亚俊,张济山,张静华,朱洪群,李英傲,朱耀宵;微量元素对定向凝固IN738合金的影响(基础研究)[J];材料工程;1992年S1期
4 张宏炜,肖程波,王定刚,余乾,尹健伟,宋尽霞;不同冷却方式对K465合金组织和力学性能的影响[J];材料工程;2002年12期
5 陈荣章;单晶高温合金发展现状[J];材料工程;1995年08期
6 肖程波,韩雅芳;钇对 Ni_3Al 基合金 IC6 微观组织和高温抗氧化性能的影响[J];材料工程;1998年06期
7 ;Characteristics of High Temperature Rupture of a Cast Ni-Based Superalloy M963[J];Journal of Materials Science & Technology;2001年04期
8 殷凤仕,孙晓峰,侯贵臣,郑启,管恒荣,胡壮麒;热处理对M963合金显微组织和拉伸性能的影响[J];稀有金属材料与工程;2004年01期
9 李英敖,唐亚俊,张静华,张济山,朱耀霄,胡壮麒;Zr 对 DZ38合金凝固行为和持久性能的影响(英文)[J];材料科学进展;1993年01期
10 牛建平,杨克努,孙晓峰,于洋,管恒荣,胡壮麒;采用CaO坩埚超纯净熔炼Ni基高温合金[J];机械工程材料;2001年05期
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 王岭;制备高纯镓工艺的改进[J];四川有色金属;2000年03期
2 隋晓红;谢广群;;连铸坯枝晶组织参数的测定及其应用[J];鞍钢技术;2009年05期
3 隋晓红;高玉明;谢广群;;连铸钢坯宏观检验方法的发展及其标准化[J];鞍钢技术;2010年05期
4 宋艳丽,王玉平,李前名;非平衡态热力学在核素迁移行为研究中的应用[J];安徽大学学报(自然科学版);2005年05期
5 鲁传华,汪宏,赵亮,赵祥大,倪诗圣;封闭系中化学混沌现象的研究[J];安徽大学学报(自然科学版);1995年S1期
6 刘鹏;刘坤;冯亮花;;定向凝固技术的发展及在特厚钢板生产中的应用[J];鞍山科技大学学报;2007年05期
7 徐靖南,陶震宇;开挖次数对围岩能量耗散之影响[J];地下空间;1995年02期
8 蔡保林,王良玮;冰川渗浸带雪层温度与融水渗浸的研究[J];冰川冻土;1989年01期
9 李广泮,高敏;形成地面多边形的多元复合作用模型[J];冰川冻土;1993年01期
10 李玉清,汪慈榕,顾兆丰;碳对Ni-Cr-Co基合γ′相的影响[J];兵器材料科学与工程;1992年08期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 刘兰俊;郭蕾蕾;祖方遒;魏传颖;;熔体结构对Bi-20%Sb合金凝固行为及组织的影响[A];2011年安徽省科协年会——机械工程分年会论文集[C];2011年
2 刘政军;苏允海;;M_7C_3的形态分布对铁基复合层耐磨性能的影响[A];创新沈阳文集(A)[C];2009年
3 杨玉军;王志刚;张玉春;杨晓利;张鹏;;高温合金真空感应熔炼过程中的脱氧反应[A];第十二届中国高温合金年会论文集[C];2011年
4 杨晓利;杨玉军;张玉春;王志刚;张鹏;;渣系组成对GH2150合金电渣重熔的影响[A];第十二届中国高温合金年会论文集[C];2011年
5 王钰琛;吴贵林;赵长虹;董健;于腾;;二次时效处理对GH2696合金组织及性能的影响[A];第十二届中国高温合金年会论文集[C];2011年
6 赵成志;刘宁;吴贵林;李凤艳;杨亮;;热处理制度对GH2787合金持久性能和纵低倍组织的影响[A];第十二届中国高温合金年会论文集[C];2011年
7 王志刚;杨玉军;田水仙;杨晓利;张鹏;任辉;;冷拔变形对GH3625合金组织和性能的影响[A];第十二届中国高温合金年会论文集[C];2011年
8 王世普;刘启燕;刘建强;谢伟;陆汉刚;;热连轧工艺对GH4033合金棒材组织与性能的影响[A];第十二届中国高温合金年会论文集[C];2011年
9 夏长林;裴丙红;何云华;;GH4099合金轧制棒材高温持久性能研究[A];第十二届中国高温合金年会论文集[C];2011年
10 蒙肇斌;王延庆;乔雪璎;林奔;郑磊;;GH4133B合金长期时效处理后组织与力学性能的研究[A];第十二届中国高温合金年会论文集[C];2011年
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1 王俊一;K4104镍基高温合金渗A1高温防护涂层性能的研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
2 王亚珍;基于热力耦合的界面摩擦机理的研究[D];华南理工大学;2010年
3 起华荣;A356合金熔体调控对流动性的影响机理研究[D];昆明理工大学;2009年
4 刘大春;从含锌铟复杂物料中提取金属铟新工艺的研究[D];昆明理工大学;2008年
5 贾国斌;若干铅基合金真空蒸馏分离提纯的研究[D];昆明理工大学;2010年
6 梅向阳;真空定向凝固法去除硅中金属杂质和晶体生长控制的研究[D];昆明理工大学;2010年
7 王春建;Mg-Al系合金晶粒细化机理研究[D];昆明理工大学;2010年
8 潘成刚;多金属热锻模热应力缓解机理及方法研究[D];武汉理工大学;2010年
9 左敏;Al-X(Si,Zr,Ca)-P合金中磷化物的研究[D];山东大学;2010年
10 王致明;几种合金熔体的不均匀性及其特征研究[D];山东大学;2010年
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1 汪鹏飞;基于DSP的铜材连铸水平牵引变频调速控制系统研究[D];安徽工程大学;2010年
2 董翠粉;快速凝固Al-Fe-Y/La合金组织和性能的研究[D];河南理工大学;2010年
3 王锦永;FeCoNiCr基多主元合金的定向凝固组织演化及电化学腐蚀行为[D];河南理工大学;2010年
4 王茜;时效处理对快速凝固Cu-Cr合金组织性能的影响[D];河南理工大学;2010年
5 姜丽红;功率超声对流动A356熔体半固态组织的影响研究[D];南昌航空大学;2010年
6 张阿莉;等离子束表面冶金高硅涂层研究[D];山东科技大学;2010年
7 李三保;吉林省县域经济产业协同发展研究[D];长春理工大学;2010年
8 吴小超;稀土元素与凝固速度对AZ31-RE-Sb组织及相组成的影响[D];郑州大学;2010年
9 宋庭科;PCBN刀具车削镍基高温合金切削性能研究[D];大连理工大学;2010年
10 郭会茹;变参数法薄壁机匣模拟件激光熔覆成形研究[D];大连理工大学;2010年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 殷克勤;我国航空涡轮高温材料及工艺进展[J];材料工程;1997年09期
2 夏明仁,张勇;单晶叶片高强度薄壁壳型研究[J];材料工程;1997年09期
3 曹腊梅,杨耀武,才广慧,蒋增荣;单晶叶片用氧化铝基陶瓷型芯AC-1[J];材料工程;1997年09期
4 汤鑫,刘发信,韩梅;高温合金细晶铸造技术研究[J];材料工程;1997年09期
5 牛建平,孙晓峰,金涛,于洋,杨克努,管恒荣,胡壮麒;CaO坩埚在超纯净熔炼Ni基高温合金过程中对脱N的影响[J];材料工程;2000年12期
6 吴仲棠,代修彦,桂中楼,唐定中,钟振纲,陈德厚;DD3单晶合金的真空感应熔炼[J];材料工程;1995年06期
7 陈荣章;单晶高温合金发展现状[J];材料工程;1995年08期
8 陈荣章;北京航空材料研究院铸造高温合金及工艺发展40年[J];材料工程;1998年10期
9 ;Characteristics of High Temperature Rupture of a Cast Ni-Based Superalloy M963[J];Journal of Materials Science & Technology;2001年04期
10 陈光,俞建威,孙彦臣,傅恒志;熔体热历史对Al-Cu合金定向凝固界面稳定性的影响[J];材料研究学报;1999年05期
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 邓正平;镍基高温合金镀银工艺[J];材料保护;2000年10期
2 李云,郭建亭,袁超,杨洪才;用多元线性回归法预测镍基高温合金的抗氧化性[J];材料研究学报;2003年06期
3 韩光炜,冯涤,邓波,陈锐铭,李丁川;镍基高温合金的灰化破坏[J];中国腐蚀与防护学报;2004年02期
4 王春水,彭志方;镍基高温合金设计方法的研究进展[J];机械工程材料;2005年01期
5 庞晓辉;杨军红;刘平;;石墨炉原子吸收光谱法测定镍基高温合金中痕量硒[J];现代科学仪器;2006年05期
6 李维银;刘红飞;赵双群;;新型镍基高温合金950℃氧化行为的研究[J];材料热处理学报;2008年03期
7 石晓丽;张宝松;;对国外镍基高温合金标准物质的分析[J];分析试验室;2009年S2期
8 邹亚娟;许实;;电感耦合等离子体原子发射光谱法测定镍基高温合金中铬、钛、铌、铝、铁、硼的含量[J];理化检验(化学分册);2010年05期
9 ;《中国表面工程》2010年第5期[J];表面工程资讯;2010年05期
10 胡忠;;镍基高温合金中高钼的测定[J];特钢技术;2011年01期
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1 谢绍金;杨春晟;贾进铎;;氢化物发生-原子荧光法测定镍基高温合金中的痕量铋[A];全国第八届稀有金属难熔金属分析学术会议论文集[C];2003年
2 邢占平;黄朝晖;谭永宁;余乾;;第二代定向镍基高温合金的微观结构研究[A];科技、工程与经济社会协调发展——中国科协第五届青年学术年会论文集[C];2004年
3 张克实;刘林;郭运强;;镍基高温合金蠕变过程中γ'相演化的初步分析[A];中国力学学会学术大会'2005论文摘要集(下)[C];2005年
4 马永会;赵锴;杨飞雪;楼琅洪;胡壮麒;;镍基高温合金中α-W相的析出[A];2005年全国电子显微学会议论文集[C];2005年
5 庞晓辉;杨军红;刘平;;石墨炉原子吸收光谱法测定镍基高温合金中痕量硒[A];第三届科学仪器前沿技术及应用学术研讨会论文集(二)[C];2006年
6 雷冬;龚明;侯方;王国栋;赵建华;;镍基高温合金材料疲劳微裂纹萌生和扩展的实验研究[A];中国力学学会学术大会'2009论文摘要集[C];2009年
7 张军;;镍基高温合金熔体特性及其对组织和性能的影响[A];第七届全国液体和软物质物理学术会议程序册及论文摘要集[C];2010年
8 谢君;田素贵;周晓明;李柏松;;粉末镍基高温合金的组织结构及蠕变特征[A];2011中国材料研讨会论文摘要集[C];2011年
9 周留成;何卫锋;王波;罗思海;;镍基高温合金激光冲击复合强化机理研究[A];中国力学大会——2013论文摘要集[C];2013年
10 马永会;赵锴;楼琅洪;胡壮麒;;定向凝固镍基高温合金中μ相析出对室温拉伸性能的影响[A];2006年全国电子显微学会议论文集[C];2006年
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1 包文;前10月宝钢镍基高温合金N80A销量增10倍[N];中国船舶报;2011年
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1 刘杨;电场处理对镍基高温合金组织演化、变形行为与耐腐蚀性能的影响[D];东北大学;2008年
2 肖茂华;镍基高温合金高速切削刀具磨损机理研究[D];南京航空航天大学;2010年
3 于潇翔;多尺度序列算法发展及镍基高温合金元素协同效应研究[D];清华大学;2012年
4 裴忠冶;K465镍基高温合金的研究[D];东北大学;2008年
5 黄志伟;MCrAlY涂覆的镍基高温合金及其基体合金的等温和热机械疲劳行为[D];大连理工大学;2008年
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1 吕绍瑜;镍基高温合金高速铣削加工表面完整性研究[D];山东大学;2013年
2 王飞;镍基高温合金真空感应熔炼脱氮工艺及机理的研究[D];沈阳大学;2007年
3 郭永安;热处理对镍基高温合金组织和性能的影响[D];沈阳工业大学;2007年
4 李国栋;高密度电脉冲处理对镍基高温合金组织及性能的影响[D];东北大学;2008年
5 于晶晶;基于团簇加连接原子模型的镍基高温合金成分设计[D];大连理工大学;2012年
6 宁礼奎;四种镍基高温合金的抗热腐蚀性能研究[D];大连理工大学;2009年
7 刘海滨;镍基高温合金高速车削研究[D];南京航空航天大学;2007年
8 付坤;Inconel601焊接性及双P燃烧管工装卡具的研究[D];河北工业大学;2010年
9 汤晓君;一种新型镍基高温合金的定向凝固研究[D];上海交通大学;2011年
10 胡永林;镍基高温合金预应力切削过程及刀具磨损的有限元分析[D];湘潭大学;2013年
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