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高合金化GH4151合金复杂析出相演变行为

2023-06-12 18:25| 来源: 网络整理| 查看: 265

Xiang X M, Jiang H, Dong J X, et al.

As-cast microstructure characteristic and homogenization of a newly developed hard-deformed Ni-based superalloy GH4975

[J]. Acta Metall. Sin., 2020, 56: 988

[本文引用: 1]

向雪梅, 江 河, 董建新 等.

难变形高温合金GH4975的铸态组织及均匀化

[J]. 金属学报, 2020, 56: 988

[本文引用: 1]

Lv S M.

Research on hot deformation behavior and microstructure-properties control of GH4151 alloy

[D]. Beijing: University of Science and Technology Beijing, 2021

[本文引用: 5]

吕少敏.

GH4151合金高温变形行为及组织与性能控制研究

[D]. 北京: 北京科技大学, 2021

[本文引用: 5]

Zhang B J, Huang S, Zhang W Y, et al.

Recent development of nickel-based disc alloys and corresponding cast-wrought processing techniques

[J]. Acta Metall. Sin., 2019, 55: 1095

[本文引用: 1]

张北江, 黄 烁, 张文云 等.

变形高温合金盘材及其制备技术研究进展

[J]. 金属学报, 2019, 55: 1095

[本文引用: 1]

Lv S M, Jia C L, He X B, et al.

Superplastic deformation and dynamic recrystallization of a novel disc superalloy GH4151

[J]. Materials, 2019, 12: 3667

DOI      URL     [本文引用: 2]

The superplastic deformation of a hot-extruded GH4151 billet was investigated by means of tensile tests with the strain rates of 10−4 s−1, 5 × 10−4 s−1 and 10−3 s−1 and at temperatures at 1060 °C, 1080 °C and 1100 °C. The superplastic deformation of the GH4151 alloy was reported here for the first time. The results reveal that the uniform fine-grained GH4151 alloy exhibited an excellent superplasticity and high strain rate sensitivity (exceeded 0.5) under all experimental conditions. It was found that the increase of strain rate resulted in an increased average activation energy for superplastic deformation. A maximum elongation of 760.4% was determined at a temperature of 1080 °C and strain rate of 10−3 s−1. The average activation energy under different conditions suggested that the superplastic deformation with 1 × 10−4 s−1 in this experiment is mainly deemed as the grain boundary sliding controlled by grain boundary diffusion. However, with a higher stain rate of 5 × 10−4 s−1 and 1 × 10−3 s−1, the superplastic deformation is considered to be grain boundary sliding controlled by lattice diffusion. Based on the systematically microstructural examination using optical microscope (OM), SEM, electron backscatter diffraction (EBSD) and TEM techniques, the failure and dynamic recrystallization (DRX) nucleation mechanisms were proposed. The dominant nucleation mechanism of dynamic recrystallization (DRX) is the bulging of original grain boundaries, which is the typical feature of discontinuous dynamic recrystallization (DDRX), and continuous dynamic recrystallization (CDRX) is merely an assistant mechanism of DRX. The main contributions of DRX on superplasticity elongation were derived from its grain refinement process.

Zhao X B, Dang Y Y, Yin H F, et al.

Thermodynamic calculations of precipitation of TCP phase and carbide phase of Ni-Fe base superalloys for ultra-supercritical power plants

[J]. J. Mater. Eng., 2015, 43(5): 38

[本文引用: 1]

赵新宝, 党莹樱, 尹宏飞 等.

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

[J]. 材料工程, 2015, 43(5):38

[本文引用: 1]

Li X X, Jia C L, Zhang Y, et al.

Segregation and homogenization for a new nickel-based superalloy

[J]. Vacuum, 2020, 177: 109379

DOI      URL     [本文引用: 3]

Tan Y G, Liu F, Zhang A W, et al.

Element segregation and solidification behavior of a Nb, Ti, Al Co-strengthened superalloy ЭК151

[J]. Acta Metall. Sin. (Engl. Lett.), 2019, 32: 1298

DOI      [本文引用: 1]

Tan Y G.

Investigation of solidification and high-temperature deformation behavior of Ni-base alloy ЭК151

[D]. Shenyang: University of Science and Technology of China (Institute of Metal Research, Chinese Academy of Sciences), 2019

[本文引用: 4]

谭远过.

新型镍基高温合金ЭК151凝固偏析及高温变形行为研究

[D]. 沈阳: 中国科学技术大学(中国科学院金属研究所), 2019

[本文引用: 4]

Bi Z N, Qu J L, Du J H, et al.

Segregation behavior and investigation on homogenization for a new difficult-to-deform superalloy ЭК151 ingot

[J]. J. Iron Steel Res., 2011, 23(): 263

[本文引用: 1]

毕中南, 曲敬龙, 杜金辉 等.

新型难变形高温合金ЭК151的偏析行为及均匀化工艺研究

[J]. 钢铁研究学报, 2011, 23(): 263

[本文引用: 1]

Winterton R H S.

Newton's law of cooling

[J]. Contemp. Phys., 1999, 40: 205

DOI      URL     [本文引用: 1]

Zhao G D.

Effect of B and C on solidification segregation and hot ductility of U720Li alloy

[D]. Shenyang: University of Science and Technology of China (Institute of Metal Research, Chinese Academy of Sciences), 2017

[本文引用: 1]

赵广迪.

B和C对U720Li合金凝固偏析和热加工塑性的影响

[D]. 沈阳: 中国科学技术大学(中国科学院金属研究所), 2017

[本文引用: 1]

Qu J L, Yi C S, Chen J W, et al.

Research progress of precipitated phase in GH4720Li superalloy

[J]. J. Mater. Eng., 2020, 48(8): 73

[本文引用: 1]

曲敬龙, 易出山, 陈竞炜 等.

GH4720Li合金中析出相的研究进展

[J]. 材料工程, 2020, 48(8): 73

[本文引用: 1]

Wang T, Wan Z P, Li Z, et al.

Effect of heat treatment parameters on microstructure and hot workability of as-cast fine grain ingot of GH4720Li alloy

[J]. Acta Metall. Sin., 2020, 56: 182

DOI      [本文引用: 1]

GH4720Li was Ni-Cr-Co base precipitation strengthened superalloy and widely used for high performance applications such as disks and blades of either aircraft engines or land-based gas turbines attributing to its excellent properties including resistance to creep and fatigue, together with corrosion, fracture and microstructural stability for the intended applications. Compared with the double-melting process (vacuum induction melting (VIM)+electroslag remelting (ESR) or VIM+vacuum arc remelting (VAR), a triple-melting process (VIM+ESR+VAR) can eliminate the segregation coefficient of the alloying elements and reduce the content of impurity elements, while the ingot fabricated by the triple-melting process also exhibited lots of shortcomings, such as the coarse grains, dendritic structure, microstructure defects and high forging temperature. The as-cast fine grain ingot prepared by grain refining casting process can eliminate the microscopic shrinkage, reduce the differences among three crystalline regions and improve the hot workability as a result. However, it was hardly to avoid the microstructure defects by simply improving the casting process attributing to its large number of alloying elements. Therefore, the homogenization treatment was always performed on the superalloy ingot. In this work, the optimized homogenization parameter was identified according to the investigation on the microstructure evolution under various homogenization treatment conditions and hot workability of as-cast fine grain ingot after homogenization treatment. The relationships of one-stage as well as two-stage homogenization treatment parameters and segregation coefficient as well as volume fraction of eutectic phase were investigated indepth. The hot workability of the homogenized samples under various conditions was also analyzed with the help of hot compression tests. Experimental results revealed that the increased homogenization treatment temperature and extended holding time were able to decrease the volume fraction of eutectic phase and segregation coefficient of the alloying element significantly. Hot compression tests by the Gleeble 3800 dynamic thermal-mechanical testing machine indicated that the samples suffered two-stage homogenization treatment followed by the slowly cooling rate (1140 ℃, 12 h+1170 ℃, 10 h, 0.2 ℃/min furnace cooling to 1010 ℃, and then air cooling) exhibited better hot workability (the maximum reduction rate of 50% deformed at 1120 ℃, 1 s-1). Discontinuous dynamic recrystallization was identified as the mainly nucleation mechanism of the alloy, and the recrystallized grains preferred to nucleate at the boundaries of the original grains according to the microstructure observation of hot compressed samples. In additions, the M(C, N) type precipitates were able to promote the occurrence of dynamic recrystallization behavior. Homogenization treatment experiments and microstructure observation suggested that the optimized treatment parameters of the as-cast fine grain ingot was 1140 ℃, 12 h+1170 ℃, 10 h, 0.2 ℃/min furnace cooling to 1010 ℃, and then by air cooling.

王 涛, 万志鹏, 李 钊 等.

热处理工艺对GH4720Li合金细晶铸锭组织与热加工性能的影响

[J]. 金属学报, 2020, 56: 182

[本文引用: 1]

Liu S H, Si J Y, Chen L.

Effect of thermal processing on critical grain growth of extruded FGH4096 alloy

[J]. Chin. J. Nonferrous Met., 2020, 30: 1317

[本文引用: 1]

刘松浩, 司家勇, 陈 龙.

热加工工艺对挤压态FGH4096合金临界晶粒长大的影响

[J]. 中国有色金属学报, 2020, 30: 1317

[本文引用: 1]

Wang D, Liu Z, Wang J G, et al.

Study on microstructure and properties of shaped ring parts for super alloy GH4738

[J]. Forg. Stamp. Technol., 2020, 45(5): 128

DOI      [本文引用: 1]

The forming process of shaped ring part for super alloy GH4738 was numerically simulated by the finite element method, and the microstructure and properties of shaped ring part were characterized under two schemes of pre-rolling and final rolling at 1060℃ and pre-rolling and final rolling at 1080℃, respectively. The results show that the distribution of equivalent strain for the whole ring part varies along the axial gradient, but the uniformity of equivalent strain distribution is lower to make the ring form difficultly. However, the method of pre-rolling and final rolling at 1080℃ is more conducive to obtaining uniform microstructure, and the equivalent strain required to obtain uniform microstructure at this temperature is no more than 0.5. Furthermore, the tensile strength, plasticity and creep properties under two schemes are basically the same, and the yield strength at room temperature under 1080℃ is slightly lower, while the yield strength at high temperature is higher, and the stress rupture property is 1.8 times of that at 1060℃. Therefore, under the condition that the equivalent strain of rolling is no less than 0.5 and the scheme of pre-rolling and final rolling at 1080℃ is adopted, the shaped ring part of super alloy GH4738 is rolled, and the uniform microstructure is obtained to help to improve the stress rupture property of ring parts.

王 丹, 刘 智, 王建国 等.

GH4738高温合金异形环件组织与性能研究

[J]. 锻压技术, 2020, 45(5): 128

[本文引用: 1]

Yan X F, Dong J X, Shi Z X, et al.

Solidification and segregation behavior of nickel-based superalloy GH4282

[J]. Rare Met. Mater. Eng., 2019, 48: 3183

[本文引用: 1]

颜晓峰, 董建新, 石照夏 等.

镍基高温合金GH4282的凝固和偏析行为

[J]. 稀有金属材料与工程, 2019, 48: 3183

[本文引用: 1]

Radis R, Schaffer M, Albu M, et al.

Multimodal size distributions of γ′ precipitates during continuous cooling of UDIMET 720 Li

[J]. Acta Mater., 2009, 57: 5739

DOI      URL     [本文引用: 2]

Semiatin S, Zhang F, Tiley J, et al.

A comparison of the precipitation behavior in PM γ-γ' nickel-base superalloys

[J]. Mater. High. Temp., 2016, 33: 301

DOI      URL     [本文引用: 1]

Xu C, Liu F, Huang L, et al.

Dependence of creep performance and microstructure evolution on solution cooling rate in a polycrystalline superalloy

[J]. Metals, 2018, 8: 4

DOI      URL     [本文引用: 1]

Shin K Y, Kim J H, Terner M, et al.

Effects of heat treatment on the microstructure evolution and the high-temperature tensile properties of Haynes 282 superalloy

[J]. Mater. Sci. Eng., 2019, A751: 311

[本文引用: 1]

Masoumi F, Shahriari D, Jahazi M, et al.

Kinetics and mechanisms of γ' reprecipitation in a Ni-based superalloy

[J]. Sci. Rep., 2016, 6: 28650

DOI      PMID      [本文引用: 1]

The reprecipitation mechanisms and kinetics of gamma' particles during cooling from supersolvus and subsolvus temperatures were studied in AD730TM Ni-based superalloy using Differential Thermal Analysis (DTA). The evolution in the morphology and distribution of reprecipitated gamma' particles was investigated using Field Emission Gun Scanning Electron Microscopy (FEG-SEM). Depending on the cooling rate, gamma' particles showed multi or monomodal distribution. The irregularity growth characteristics observed at lower cooling rates were analyzed in the context of Mullins and Sekerka theory, and allowed the determination of a critical size of gamma' particles above which morphological instability appears. Precipitation kinetics parameters were determined using a non-isothermal JMA model and DTA data. The Avrami exponent was determined to be in the 1.5-2.3 range, suggesting spherical or irregular growth. A methodology was developed to take into account the temperature dependence of the rate coefficient k(T) in the non-isothermal JMA equation. In that regard, a function for k(T) was developed. Based on the results obtained, reprecipitation kinetics models for low and high cooling rates are proposed to quantify and predict the volume fraction of reprecipitated gamma' particles during the cooling process.

Kong D C, Dong C F, Ni X Q, et al.

High-throughput fabrication of nickel-based alloys with different Nb contents via a dual-feed additive manufacturing system: Effect of Nb content on microstructural and mechanical properties

[J]. J. Alloys Compd., 2019, 785: 826

DOI      URL     [本文引用: 1]

Lopez-Galilea I, Koßmann J, Kostka A, et al.

The thermal stability of topologically close-packed phases in the single-crystal Ni-base superalloy ERBO/1

[J]. J. Mater. Sci., 2016, 51: 2653

DOI      URL     [本文引用: 1]

Jiang H, Dong J X, Zhang M C, et al.

Development of typical hard-to-deform nickel-base superalloy for turbine disk served above 800oC

[J]. Aeron. Manuf. Technol., 2021, 64(1): 62

[本文引用: 1]

江 河, 董建新, 张麦仓 等.

800℃以上服役涡轮盘用难变形镍基高温合金研究进展

[J]. 航空制造技术, 2021, 64(1): 62

[本文引用: 1]

Yoo Y S.

Morphological instability of spherical γ′ precipitates in a nickel base superalloy

[J]. Scr. Mater., 2005, 53: 81

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Henry M F, Yoo Y S, Yoon D Y, et al.

The dendritic growth of γ′ precipitates and grain boundary serration in a model nickel-base superalloy

[J]. Metall. Mater. Trans., 1993, 24A: 1733

[本文引用: 2]

Krutz N, Shen C, Karadge M, et al.

An approach toward understanding unstable gamma prime precipitate evolution and its effect on properties

[A]. Superalloys 2020: Proceedings of the 14th International Symposium on Superalloys [C]. Cham: Springer, 2020: 691

[本文引用: 1]

Zhang L, Li D, Qu X H, et al.

Microstructure and tensile properties optimization of MIM418 superalloy by heat treatment

[J]. J. Mater. Process. Technol., 2016, 227: 71

DOI      URL     [本文引用: 1]

As-cast microstructure characteristic and homogenization of a newly developed hard-deformed Ni-based superalloy GH4975 1 2020 ... 社会需求的不断提升促进航空事业的迅速发展[1].高性能航空发动机的推重比可达12~15,此时涡轮盘的最高工作温度达800℃[2].现有涡轮盘用镍基变形高温合金已难以满足日益增长的需求,因此急需发展可在800℃服役的高性能镍基变形高温合金. ... 难变形高温合金GH4975的铸态组织及均匀化 1 2020 ... 社会需求的不断提升促进航空事业的迅速发展[1].高性能航空发动机的推重比可达12~15,此时涡轮盘的最高工作温度达800℃[2].现有涡轮盘用镍基变形高温合金已难以满足日益增长的需求,因此急需发展可在800℃服役的高性能镍基变形高温合金. ... Research on hot deformation behavior and microstructure-properties control of GH4151 alloy 5 2021 ... 社会需求的不断提升促进航空事业的迅速发展[1].高性能航空发动机的推重比可达12~15,此时涡轮盘的最高工作温度达800℃[2].现有涡轮盘用镍基变形高温合金已难以满足日益增长的需求,因此急需发展可在800℃服役的高性能镍基变形高温合金. ...

... 提高合金化程度是提升镍基高温合金承温能力的主要途径[3].根据俄罗斯ЭК151合金的设计经验,我国正在研发GH4151镍基变形高温合金[2].该合金中γ′相形成元素Al + Ti + Nb的含量(质量分数,下同)高达10%,γ'相含量在800℃热力学平衡态下体积分数为55%[4].此外,难熔金属元素Nb + Mo + W的含量高达10.9%,提供了较好的固溶强化效果[2,5].因此,GH4151合金的服役温度可达800℃,是高性能航空发动机涡轮盘的候选材料之一.然而高合金化也意味着该合金的组织演变行为更为复杂. ...

... [2,5].因此,GH4151合金的服役温度可达800℃,是高性能航空发动机涡轮盘的候选材料之一.然而高合金化也意味着该合金的组织演变行为更为复杂. ...

... Li等[6]和Tan等[7]发现,铸态GH4151合金的组织复杂,包括γ/γ′共晶、η相、Laves相等低熔点脆性相,并对凝固行为及均匀化制度进行了初步探究.高γ′相含量导致GH4151合金γ'相形态和分布同样复杂[2],包含分布在晶界的一次γ′相、晶内的二次γ′相及三次γ′相.目前,GH4151合金的研究尚处于初期阶段,主要集中在凝固偏析行为及均匀化制度优化[6~9]、热加工行为及变形机制[2,4,8]等方面,但针对GH4151合金自身的高度合金化特点与热处理过程中组织演变行为之间的关联性的系统研究,尚未见到报道.高温热处理工艺中的温度及冷却速率,均会对组织产生重要影响.高合金化高温合金的组织对热处理条件非常敏感,工艺参数的波动易导致组织和性能差异.因此深入研究高度合金化特点-组织-热处理条件之间的关联性可为合金制备工艺提供理论指导.本工作主要研究高合金化GH4151镍基变形高温合金在热处理过程中的组织演变行为,阐述高合金化合金的特点与组织演变之间的关系. ...

... [2,4,8]等方面,但针对GH4151合金自身的高度合金化特点与热处理过程中组织演变行为之间的关联性的系统研究,尚未见到报道.高温热处理工艺中的温度及冷却速率,均会对组织产生重要影响.高合金化高温合金的组织对热处理条件非常敏感,工艺参数的波动易导致组织和性能差异.因此深入研究高度合金化特点-组织-热处理条件之间的关联性可为合金制备工艺提供理论指导.本工作主要研究高合金化GH4151镍基变形高温合金在热处理过程中的组织演变行为,阐述高合金化合金的特点与组织演变之间的关系. ... GH4151合金高温变形行为及组织与性能控制研究 5 2021 ... 社会需求的不断提升促进航空事业的迅速发展[1].高性能航空发动机的推重比可达12~15,此时涡轮盘的最高工作温度达800℃[2].现有涡轮盘用镍基变形高温合金已难以满足日益增长的需求,因此急需发展可在800℃服役的高性能镍基变形高温合金. ...

... 提高合金化程度是提升镍基高温合金承温能力的主要途径[3].根据俄罗斯ЭК151合金的设计经验,我国正在研发GH4151镍基变形高温合金[2].该合金中γ′相形成元素Al + Ti + Nb的含量(质量分数,下同)高达10%,γ'相含量在800℃热力学平衡态下体积分数为55%[4].此外,难熔金属元素Nb + Mo + W的含量高达10.9%,提供了较好的固溶强化效果[2,5].因此,GH4151合金的服役温度可达800℃,是高性能航空发动机涡轮盘的候选材料之一.然而高合金化也意味着该合金的组织演变行为更为复杂. ...

... [2,5].因此,GH4151合金的服役温度可达800℃,是高性能航空发动机涡轮盘的候选材料之一.然而高合金化也意味着该合金的组织演变行为更为复杂. ...

... Li等[6]和Tan等[7]发现,铸态GH4151合金的组织复杂,包括γ/γ′共晶、η相、Laves相等低熔点脆性相,并对凝固行为及均匀化制度进行了初步探究.高γ′相含量导致GH4151合金γ'相形态和分布同样复杂[2],包含分布在晶界的一次γ′相、晶内的二次γ′相及三次γ′相.目前,GH4151合金的研究尚处于初期阶段,主要集中在凝固偏析行为及均匀化制度优化[6~9]、热加工行为及变形机制[2,4,8]等方面,但针对GH4151合金自身的高度合金化特点与热处理过程中组织演变行为之间的关联性的系统研究,尚未见到报道.高温热处理工艺中的温度及冷却速率,均会对组织产生重要影响.高合金化高温合金的组织对热处理条件非常敏感,工艺参数的波动易导致组织和性能差异.因此深入研究高度合金化特点-组织-热处理条件之间的关联性可为合金制备工艺提供理论指导.本工作主要研究高合金化GH4151镍基变形高温合金在热处理过程中的组织演变行为,阐述高合金化合金的特点与组织演变之间的关系. ...

... [2,4,8]等方面,但针对GH4151合金自身的高度合金化特点与热处理过程中组织演变行为之间的关联性的系统研究,尚未见到报道.高温热处理工艺中的温度及冷却速率,均会对组织产生重要影响.高合金化高温合金的组织对热处理条件非常敏感,工艺参数的波动易导致组织和性能差异.因此深入研究高度合金化特点-组织-热处理条件之间的关联性可为合金制备工艺提供理论指导.本工作主要研究高合金化GH4151镍基变形高温合金在热处理过程中的组织演变行为,阐述高合金化合金的特点与组织演变之间的关系. ... Recent development of nickel-based disc alloys and corresponding cast-wrought processing techniques 1 2019 ... 提高合金化程度是提升镍基高温合金承温能力的主要途径[3].根据俄罗斯ЭК151合金的设计经验,我国正在研发GH4151镍基变形高温合金[2].该合金中γ′相形成元素Al + Ti + Nb的含量(质量分数,下同)高达10%,γ'相含量在800℃热力学平衡态下体积分数为55%[4].此外,难熔金属元素Nb + Mo + W的含量高达10.9%,提供了较好的固溶强化效果[2,5].因此,GH4151合金的服役温度可达800℃,是高性能航空发动机涡轮盘的候选材料之一.然而高合金化也意味着该合金的组织演变行为更为复杂. ... 变形高温合金盘材及其制备技术研究进展 1 2019 ... 提高合金化程度是提升镍基高温合金承温能力的主要途径[3].根据俄罗斯ЭК151合金的设计经验,我国正在研发GH4151镍基变形高温合金[2].该合金中γ′相形成元素Al + Ti + Nb的含量(质量分数,下同)高达10%,γ'相含量在800℃热力学平衡态下体积分数为55%[4].此外,难熔金属元素Nb + Mo + W的含量高达10.9%,提供了较好的固溶强化效果[2,5].因此,GH4151合金的服役温度可达800℃,是高性能航空发动机涡轮盘的候选材料之一.然而高合金化也意味着该合金的组织演变行为更为复杂. ... Superplastic deformation and dynamic recrystallization of a novel disc superalloy GH4151 2 2019 ... 提高合金化程度是提升镍基高温合金承温能力的主要途径[3].根据俄罗斯ЭК151合金的设计经验,我国正在研发GH4151镍基变形高温合金[2].该合金中γ′相形成元素Al + Ti + Nb的含量(质量分数,下同)高达10%,γ'相含量在800℃热力学平衡态下体积分数为55%[4].此外,难熔金属元素Nb + Mo + W的含量高达10.9%,提供了较好的固溶强化效果[2,5].因此,GH4151合金的服役温度可达800℃,是高性能航空发动机涡轮盘的候选材料之一.然而高合金化也意味着该合金的组织演变行为更为复杂. ...

... Li等[6]和Tan等[7]发现,铸态GH4151合金的组织复杂,包括γ/γ′共晶、η相、Laves相等低熔点脆性相,并对凝固行为及均匀化制度进行了初步探究.高γ′相含量导致GH4151合金γ'相形态和分布同样复杂[2],包含分布在晶界的一次γ′相、晶内的二次γ′相及三次γ′相.目前,GH4151合金的研究尚处于初期阶段,主要集中在凝固偏析行为及均匀化制度优化[6~9]、热加工行为及变形机制[2,4,8]等方面,但针对GH4151合金自身的高度合金化特点与热处理过程中组织演变行为之间的关联性的系统研究,尚未见到报道.高温热处理工艺中的温度及冷却速率,均会对组织产生重要影响.高合金化高温合金的组织对热处理条件非常敏感,工艺参数的波动易导致组织和性能差异.因此深入研究高度合金化特点-组织-热处理条件之间的关联性可为合金制备工艺提供理论指导.本工作主要研究高合金化GH4151镍基变形高温合金在热处理过程中的组织演变行为,阐述高合金化合金的特点与组织演变之间的关系. ... Thermodynamic calculations of precipitation of TCP phase and carbide phase of Ni-Fe base superalloys for ultra-supercritical power plants 1 2015 ... 提高合金化程度是提升镍基高温合金承温能力的主要途径[3].根据俄罗斯ЭК151合金的设计经验,我国正在研发GH4151镍基变形高温合金[2].该合金中γ′相形成元素Al + Ti + Nb的含量(质量分数,下同)高达10%,γ'相含量在800℃热力学平衡态下体积分数为55%[4].此外,难熔金属元素Nb + Mo + W的含量高达10.9%,提供了较好的固溶强化效果[2,5].因此,GH4151合金的服役温度可达800℃,是高性能航空发动机涡轮盘的候选材料之一.然而高合金化也意味着该合金的组织演变行为更为复杂. ... 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 1 2015 ... 提高合金化程度是提升镍基高温合金承温能力的主要途径[3].根据俄罗斯ЭК151合金的设计经验,我国正在研发GH4151镍基变形高温合金[2].该合金中γ′相形成元素Al + Ti + Nb的含量(质量分数,下同)高达10%,γ'相含量在800℃热力学平衡态下体积分数为55%[4].此外,难熔金属元素Nb + Mo + W的含量高达10.9%,提供了较好的固溶强化效果[2,5].因此,GH4151合金的服役温度可达800℃,是高性能航空发动机涡轮盘的候选材料之一.然而高合金化也意味着该合金的组织演变行为更为复杂. ... Segregation and homogenization for a new nickel-based superalloy 3 2020 ... Li等[6]和Tan等[7]发现,铸态GH4151合金的组织复杂,包括γ/γ′共晶、η相、Laves相等低熔点脆性相,并对凝固行为及均匀化制度进行了初步探究.高γ′相含量导致GH4151合金γ'相形态和分布同样复杂[2],包含分布在晶界的一次γ′相、晶内的二次γ′相及三次γ′相.目前,GH4151合金的研究尚处于初期阶段,主要集中在凝固偏析行为及均匀化制度优化[6~9]、热加工行为及变形机制[2,4,8]等方面,但针对GH4151合金自身的高度合金化特点与热处理过程中组织演变行为之间的关联性的系统研究,尚未见到报道.高温热处理工艺中的温度及冷却速率,均会对组织产生重要影响.高合金化高温合金的组织对热处理条件非常敏感,工艺参数的波动易导致组织和性能差异.因此深入研究高度合金化特点-组织-热处理条件之间的关联性可为合金制备工艺提供理论指导.本工作主要研究高合金化GH4151镍基变形高温合金在热处理过程中的组织演变行为,阐述高合金化合金的特点与组织演变之间的关系. ...

... [6~9]、热加工行为及变形机制[2,4,8]等方面,但针对GH4151合金自身的高度合金化特点与热处理过程中组织演变行为之间的关联性的系统研究,尚未见到报道.高温热处理工艺中的温度及冷却速率,均会对组织产生重要影响.高合金化高温合金的组织对热处理条件非常敏感,工艺参数的波动易导致组织和性能差异.因此深入研究高度合金化特点-组织-热处理条件之间的关联性可为合金制备工艺提供理论指导.本工作主要研究高合金化GH4151镍基变形高温合金在热处理过程中的组织演变行为,阐述高合金化合金的特点与组织演变之间的关系. ...

... 为避免保温过程中炉温波动引起低熔点相的初熔,选择关键温度区间以下10℃作为回溶的温度.本工作中对于Laves相与γ/γ'共晶相、η相,保温温度分别为1140和1170℃.图4a和b为GH4151合金1140℃保温不同时间后的微观组织的SEM像.Laves相与γ/γ'共晶相在保温10 h后仍有少量残余,在保温20 h后基本回溶,但此时仍存在较为明显的η相.在1170℃保温10 h后,η相基本回溶,如图4c所示.枝晶间和枝晶干位置的γ'相均呈规则的球形,且分布致密均匀,表明初始γ′相已基本回溶并在冷却过程中重新析出,但是由于合金中元素偏聚的存在,冷却后枝晶间γ'相尺寸较大.因此需要进一步高温热处理以使元素分布均匀.参考文献[6]的热处理条件,选择在1200℃保温20 h.此时γ'相整体分布均匀,且合金中无明显的初熔孔洞,如图4d所示.在上述热处理中,如果前期热处理温度高于关键温度区间,便会诱导低熔点相发生初熔,初熔孔洞会遗传到后续的热处理过程中.低熔点相未发生初熔且回溶完全后,基体中主要析出相为γ'相与MC碳化物,适当升高热处理温度并不会导致相发生熔化.综上所述,优化铸态组织、获得均匀且无初熔孔洞热处理合金的关键在于前期热处理温度需低于关键温度区间,即Laves相、γ/γ'共晶相和η相的初熔温度. ... Element segregation and solidification behavior of a Nb, Ti, Al Co-strengthened superalloy ЭК151 1 2019 ... Li等[6]和Tan等[7]发现,铸态GH4151合金的组织复杂,包括γ/γ′共晶、η相、Laves相等低熔点脆性相,并对凝固行为及均匀化制度进行了初步探究.高γ′相含量导致GH4151合金γ'相形态和分布同样复杂[2],包含分布在晶界的一次γ′相、晶内的二次γ′相及三次γ′相.目前,GH4151合金的研究尚处于初期阶段,主要集中在凝固偏析行为及均匀化制度优化[6~9]、热加工行为及变形机制[2,4,8]等方面,但针对GH4151合金自身的高度合金化特点与热处理过程中组织演变行为之间的关联性的系统研究,尚未见到报道.高温热处理工艺中的温度及冷却速率,均会对组织产生重要影响.高合金化高温合金的组织对热处理条件非常敏感,工艺参数的波动易导致组织和性能差异.因此深入研究高度合金化特点-组织-热处理条件之间的关联性可为合金制备工艺提供理论指导.本工作主要研究高合金化GH4151镍基变形高温合金在热处理过程中的组织演变行为,阐述高合金化合金的特点与组织演变之间的关系. ... Investigation of solidification and high-temperature deformation behavior of Ni-base alloy ЭК151 4 2019 ... Li等[6]和Tan等[7]发现,铸态GH4151合金的组织复杂,包括γ/γ′共晶、η相、Laves相等低熔点脆性相,并对凝固行为及均匀化制度进行了初步探究.高γ′相含量导致GH4151合金γ'相形态和分布同样复杂[2],包含分布在晶界的一次γ′相、晶内的二次γ′相及三次γ′相.目前,GH4151合金的研究尚处于初期阶段,主要集中在凝固偏析行为及均匀化制度优化[6~9]、热加工行为及变形机制[2,4,8]等方面,但针对GH4151合金自身的高度合金化特点与热处理过程中组织演变行为之间的关联性的系统研究,尚未见到报道.高温热处理工艺中的温度及冷却速率,均会对组织产生重要影响.高合金化高温合金的组织对热处理条件非常敏感,工艺参数的波动易导致组织和性能差异.因此深入研究高度合金化特点-组织-热处理条件之间的关联性可为合金制备工艺提供理论指导.本工作主要研究高合金化GH4151镍基变形高温合金在热处理过程中的组织演变行为,阐述高合金化合金的特点与组织演变之间的关系. ...

... GH4151合金铸态组织OM像如图2a所示,呈现明显的枝晶形貌.通过EDS分析各元素成分,计算得到元素Nb、Mo、Ti和W的k分别为2.29、1.29、1.57和0.55,各元素偏析较为严重,符合图1a中的元素偏析特征.从GH4151合金铸态组织的SEM像可以看出,枝晶干的γ'相呈细小颗粒状,而枝晶间的γ'相呈大尺寸不规则形状,如图2b及c所示.图2d~f表明枝晶间还存在复杂的析出相,其成分如表1所示.结合文献[8]及EDS分析可得,圆润颗粒状A相为Laves相,板条状B相为η相,葵花状C相为γ/γ'共晶相,尖锐棱角颗粒状D相为MC碳化物.合金铸态组织呈现出复杂的相分布特征,枝晶间的Laves相、γ/γ'共晶相和η相作为有害脆性低熔点相会恶化热加工塑性[8,11,12],因此需通过高温均匀化处理予以消除. ...

... [8,11,12],因此需通过高温均匀化处理予以消除. ...

... GH4151合金中含有大量的难熔金属元素,会诱导Laves相的形成[22,23].凝固期间枝晶间γ'相形成元素Nb、Ti等的大量富集又会促进η相和γ/γ'共晶相的析出[8],因此高合金化导致合金的铸态组织复杂,进而导致热处理期间存在多个初熔温度区间.均匀化热处理过程中需避开该温度区间以避免初熔发生,因此对铸态GH4151合金设计均匀化工艺时,需考虑三段式的热处理工艺,分别为回溶Laves相+ γ/γ'共晶相、回溶η相和降低元素偏析.其中关键步骤为回溶低熔点相Laves相+ γ/γ'共晶相和回溶η相. ... 新型镍基高温合金ЭК151凝固偏析及高温变形行为研究 4 2019 ... Li等[6]和Tan等[7]发现,铸态GH4151合金的组织复杂,包括γ/γ′共晶、η相、Laves相等低熔点脆性相,并对凝固行为及均匀化制度进行了初步探究.高γ′相含量导致GH4151合金γ'相形态和分布同样复杂[2],包含分布在晶界的一次γ′相、晶内的二次γ′相及三次γ′相.目前,GH4151合金的研究尚处于初期阶段,主要集中在凝固偏析行为及均匀化制度优化[6~9]、热加工行为及变形机制[2,4,8]等方面,但针对GH4151合金自身的高度合金化特点与热处理过程中组织演变行为之间的关联性的系统研究,尚未见到报道.高温热处理工艺中的温度及冷却速率,均会对组织产生重要影响.高合金化高温合金的组织对热处理条件非常敏感,工艺参数的波动易导致组织和性能差异.因此深入研究高度合金化特点-组织-热处理条件之间的关联性可为合金制备工艺提供理论指导.本工作主要研究高合金化GH4151镍基变形高温合金在热处理过程中的组织演变行为,阐述高合金化合金的特点与组织演变之间的关系. ...

... GH4151合金铸态组织OM像如图2a所示,呈现明显的枝晶形貌.通过EDS分析各元素成分,计算得到元素Nb、Mo、Ti和W的k分别为2.29、1.29、1.57和0.55,各元素偏析较为严重,符合图1a中的元素偏析特征.从GH4151合金铸态组织的SEM像可以看出,枝晶干的γ'相呈细小颗粒状,而枝晶间的γ'相呈大尺寸不规则形状,如图2b及c所示.图2d~f表明枝晶间还存在复杂的析出相,其成分如表1所示.结合文献[8]及EDS分析可得,圆润颗粒状A相为Laves相,板条状B相为η相,葵花状C相为γ/γ'共晶相,尖锐棱角颗粒状D相为MC碳化物.合金铸态组织呈现出复杂的相分布特征,枝晶间的Laves相、γ/γ'共晶相和η相作为有害脆性低熔点相会恶化热加工塑性[8,11,12],因此需通过高温均匀化处理予以消除. ...

... [8,11,12],因此需通过高温均匀化处理予以消除. ...

... GH4151合金中含有大量的难熔金属元素,会诱导Laves相的形成[22,23].凝固期间枝晶间γ'相形成元素Nb、Ti等的大量富集又会促进η相和γ/γ'共晶相的析出[8],因此高合金化导致合金的铸态组织复杂,进而导致热处理期间存在多个初熔温度区间.均匀化热处理过程中需避开该温度区间以避免初熔发生,因此对铸态GH4151合金设计均匀化工艺时,需考虑三段式的热处理工艺,分别为回溶Laves相+ γ/γ'共晶相、回溶η相和降低元素偏析.其中关键步骤为回溶低熔点相Laves相+ γ/γ'共晶相和回溶η相. ... Segregation behavior and investigation on homogenization for a new difficult-to-deform superalloy ЭК151 ingot 1 2011 ... Li等[6]和Tan等[7]发现,铸态GH4151合金的组织复杂,包括γ/γ′共晶、η相、Laves相等低熔点脆性相,并对凝固行为及均匀化制度进行了初步探究.高γ′相含量导致GH4151合金γ'相形态和分布同样复杂[2],包含分布在晶界的一次γ′相、晶内的二次γ′相及三次γ′相.目前,GH4151合金的研究尚处于初期阶段,主要集中在凝固偏析行为及均匀化制度优化[6~9]、热加工行为及变形机制[2,4,8]等方面,但针对GH4151合金自身的高度合金化特点与热处理过程中组织演变行为之间的关联性的系统研究,尚未见到报道.高温热处理工艺中的温度及冷却速率,均会对组织产生重要影响.高合金化高温合金的组织对热处理条件非常敏感,工艺参数的波动易导致组织和性能差异.因此深入研究高度合金化特点-组织-热处理条件之间的关联性可为合金制备工艺提供理论指导.本工作主要研究高合金化GH4151镍基变形高温合金在热处理过程中的组织演变行为,阐述高合金化合金的特点与组织演变之间的关系. ... 新型难变形高温合金ЭК151的偏析行为及均匀化工艺研究 1 2011 ... Li等[6]和Tan等[7]发现,铸态GH4151合金的组织复杂,包括γ/γ′共晶、η相、Laves相等低熔点脆性相,并对凝固行为及均匀化制度进行了初步探究.高γ′相含量导致GH4151合金γ'相形态和分布同样复杂[2],包含分布在晶界的一次γ′相、晶内的二次γ′相及三次γ′相.目前,GH4151合金的研究尚处于初期阶段,主要集中在凝固偏析行为及均匀化制度优化[6~9]、热加工行为及变形机制[2,4,8]等方面,但针对GH4151合金自身的高度合金化特点与热处理过程中组织演变行为之间的关联性的系统研究,尚未见到报道.高温热处理工艺中的温度及冷却速率,均会对组织产生重要影响.高合金化高温合金的组织对热处理条件非常敏感,工艺参数的波动易导致组织和性能差异.因此深入研究高度合金化特点-组织-热处理条件之间的关联性可为合金制备工艺提供理论指导.本工作主要研究高合金化GH4151镍基变形高温合金在热处理过程中的组织演变行为,阐述高合金化合金的特点与组织演变之间的关系. ... Newton's law of cooling 1 1999 ... (3) 过固溶处理+不同冷却速率冷却实验:选取高温扩散实验1140℃、20 h + 1170℃、10 h + 1200℃、20 h条件下得到的过固溶态样品,分别以水冷(WQ,7888℃/min)、油冷(OQ,2663℃/min)、空冷(AC,220℃/min)、炉冷(FC,15℃/min)、缓冷(SC,10℃/min)、极缓冷(SSC,1℃/min)的冷却速率冷却到室温,其中WQ、OQ和AC的冷却速率基于Newton冷却定律计算得到[10],FC、SC和SSC的冷却速率通过设置加热炉降温速率控制.将均匀化后的GH4720Li及GH4738合金,在1200℃、2 h固溶处理后以SC速率冷却到室温进行组织对比分析. ... Effect of B and C on solidification segregation and hot ductility of U720Li alloy 1 2017 ... GH4151合金铸态组织OM像如图2a所示,呈现明显的枝晶形貌.通过EDS分析各元素成分,计算得到元素Nb、Mo、Ti和W的k分别为2.29、1.29、1.57和0.55,各元素偏析较为严重,符合图1a中的元素偏析特征.从GH4151合金铸态组织的SEM像可以看出,枝晶干的γ'相呈细小颗粒状,而枝晶间的γ'相呈大尺寸不规则形状,如图2b及c所示.图2d~f表明枝晶间还存在复杂的析出相,其成分如表1所示.结合文献[8]及EDS分析可得,圆润颗粒状A相为Laves相,板条状B相为η相,葵花状C相为γ/γ'共晶相,尖锐棱角颗粒状D相为MC碳化物.合金铸态组织呈现出复杂的相分布特征,枝晶间的Laves相、γ/γ'共晶相和η相作为有害脆性低熔点相会恶化热加工塑性[8,11,12],因此需通过高温均匀化处理予以消除. ... B和C对U720Li合金凝固偏析和热加工塑性的影响 1 2017 ... GH4151合金铸态组织OM像如图2a所示,呈现明显的枝晶形貌.通过EDS分析各元素成分,计算得到元素Nb、Mo、Ti和W的k分别为2.29、1.29、1.57和0.55,各元素偏析较为严重,符合图1a中的元素偏析特征.从GH4151合金铸态组织的SEM像可以看出,枝晶干的γ'相呈细小颗粒状,而枝晶间的γ'相呈大尺寸不规则形状,如图2b及c所示.图2d~f表明枝晶间还存在复杂的析出相,其成分如表1所示.结合文献[8]及EDS分析可得,圆润颗粒状A相为Laves相,板条状B相为η相,葵花状C相为γ/γ'共晶相,尖锐棱角颗粒状D相为MC碳化物.合金铸态组织呈现出复杂的相分布特征,枝晶间的Laves相、γ/γ'共晶相和η相作为有害脆性低熔点相会恶化热加工塑性[8,11,12],因此需通过高温均匀化处理予以消除. ... Research progress of precipitated phase in GH4720Li superalloy 1 2020 ... GH4151合金铸态组织OM像如图2a所示,呈现明显的枝晶形貌.通过EDS分析各元素成分,计算得到元素Nb、Mo、Ti和W的k分别为2.29、1.29、1.57和0.55,各元素偏析较为严重,符合图1a中的元素偏析特征.从GH4151合金铸态组织的SEM像可以看出,枝晶干的γ'相呈细小颗粒状,而枝晶间的γ'相呈大尺寸不规则形状,如图2b及c所示.图2d~f表明枝晶间还存在复杂的析出相,其成分如表1所示.结合文献[8]及EDS分析可得,圆润颗粒状A相为Laves相,板条状B相为η相,葵花状C相为γ/γ'共晶相,尖锐棱角颗粒状D相为MC碳化物.合金铸态组织呈现出复杂的相分布特征,枝晶间的Laves相、γ/γ'共晶相和η相作为有害脆性低熔点相会恶化热加工塑性[8,11,12],因此需通过高温均匀化处理予以消除. ... GH4720Li合金中析出相的研究进展 1 2020 ... GH4151合金铸态组织OM像如图2a所示,呈现明显的枝晶形貌.通过EDS分析各元素成分,计算得到元素Nb、Mo、Ti和W的k分别为2.29、1.29、1.57和0.55,各元素偏析较为严重,符合图1a中的元素偏析特征.从GH4151合金铸态组织的SEM像可以看出,枝晶干的γ'相呈细小颗粒状,而枝晶间的γ'相呈大尺寸不规则形状,如图2b及c所示.图2d~f表明枝晶间还存在复杂的析出相,其成分如表1所示.结合文献[8]及EDS分析可得,圆润颗粒状A相为Laves相,板条状B相为η相,葵花状C相为γ/γ'共晶相,尖锐棱角颗粒状D相为MC碳化物.合金铸态组织呈现出复杂的相分布特征,枝晶间的Laves相、γ/γ'共晶相和η相作为有害脆性低熔点相会恶化热加工塑性[8,11,12],因此需通过高温均匀化处理予以消除. ... Effect of heat treatment parameters on microstructure and hot workability of as-cast fine grain ingot of GH4720Li alloy 1 2020 ... GH4151合金中,高含量的γ'相形成元素导致γ'相的析出温度、析出含量等均发生变化.选取γ'相形成元素含量不同的几种典型合金GH4151 (Al + Ti + Nb含量为10.5%)、GH4720Li (Al + Ti含量为7.47%)[13]、FGH4096 (Al + Ti + Nb含量为6.7%)[14]、GH4738 (Al + Ti + Nb含量为4.61%)[15]和GH4282 (Al + Ti + Nb含量为3.67%)[16]进行对比.基于JMatPro软件计算上述合金中γ'相在热力学平衡态下的析出行为.图5a为平衡态下不同合金中γ'相含量与温度的关系.可以看出,随着γ'相形成元素含量的增加,γ'相析出温度提高,γ'相含量也随之增加,其中GH4151合金中γ'相含量与析出温度最高.此外,不同合金析出同样含量的γ'相所需的温差(ΔT)并不相同,如图5b所示,具有更高γ'相形成元素含量的GH4151合金析出相同含量γ'相所需的温差最小,例如GH4151合金在50℃的温差下便可析出20%的γ'相,而具有低γ'相形成元素含量的GH4282合金则需要约350℃的温差. ... 热处理工艺对GH4720Li合金细晶铸锭组织与热加工性能的影响 1 2020 ... GH4151合金中,高含量的γ'相形成元素导致γ'相的析出温度、析出含量等均发生变化.选取γ'相形成元素含量不同的几种典型合金GH4151 (Al + Ti + Nb含量为10.5%)、GH4720Li (Al + Ti含量为7.47%)[13]、FGH4096 (Al + Ti + Nb含量为6.7%)[14]、GH4738 (Al + Ti + Nb含量为4.61%)[15]和GH4282 (Al + Ti + Nb含量为3.67%)[16]进行对比.基于JMatPro软件计算上述合金中γ'相在热力学平衡态下的析出行为.图5a为平衡态下不同合金中γ'相含量与温度的关系.可以看出,随着γ'相形成元素含量的增加,γ'相析出温度提高,γ'相含量也随之增加,其中GH4151合金中γ'相含量与析出温度最高.此外,不同合金析出同样含量的γ'相所需的温差(ΔT)并不相同,如图5b所示,具有更高γ'相形成元素含量的GH4151合金析出相同含量γ'相所需的温差最小,例如GH4151合金在50℃的温差下便可析出20%的γ'相,而具有低γ'相形成元素含量的GH4282合金则需要约350℃的温差. ... Effect of thermal processing on critical grain growth of extruded FGH4096 alloy 1 2020 ... GH4151合金中,高含量的γ'相形成元素导致γ'相的析出温度、析出含量等均发生变化.选取γ'相形成元素含量不同的几种典型合金GH4151 (Al + Ti + Nb含量为10.5%)、GH4720Li (Al + Ti含量为7.47%)[13]、FGH4096 (Al + Ti + Nb含量为6.7%)[14]、GH4738 (Al + Ti + Nb含量为4.61%)[15]和GH4282 (Al + Ti + Nb含量为3.67%)[16]进行对比.基于JMatPro软件计算上述合金中γ'相在热力学平衡态下的析出行为.图5a为平衡态下不同合金中γ'相含量与温度的关系.可以看出,随着γ'相形成元素含量的增加,γ'相析出温度提高,γ'相含量也随之增加,其中GH4151合金中γ'相含量与析出温度最高.此外,不同合金析出同样含量的γ'相所需的温差(ΔT)并不相同,如图5b所示,具有更高γ'相形成元素含量的GH4151合金析出相同含量γ'相所需的温差最小,例如GH4151合金在50℃的温差下便可析出20%的γ'相,而具有低γ'相形成元素含量的GH4282合金则需要约350℃的温差. ... 热加工工艺对挤压态FGH4096合金临界晶粒长大的影响 1 2020 ... GH4151合金中,高含量的γ'相形成元素导致γ'相的析出温度、析出含量等均发生变化.选取γ'相形成元素含量不同的几种典型合金GH4151 (Al + Ti + Nb含量为10.5%)、GH4720Li (Al + Ti含量为7.47%)[13]、FGH4096 (Al + Ti + Nb含量为6.7%)[14]、GH4738 (Al + Ti + Nb含量为4.61%)[15]和GH4282 (Al + Ti + Nb含量为3.67%)[16]进行对比.基于JMatPro软件计算上述合金中γ'相在热力学平衡态下的析出行为.图5a为平衡态下不同合金中γ'相含量与温度的关系.可以看出,随着γ'相形成元素含量的增加,γ'相析出温度提高,γ'相含量也随之增加,其中GH4151合金中γ'相含量与析出温度最高.此外,不同合金析出同样含量的γ'相所需的温差(ΔT)并不相同,如图5b所示,具有更高γ'相形成元素含量的GH4151合金析出相同含量γ'相所需的温差最小,例如GH4151合金在50℃的温差下便可析出20%的γ'相,而具有低γ'相形成元素含量的GH4282合金则需要约350℃的温差. ... Study on microstructure and properties of shaped ring parts for super alloy GH4738 1 2020 ... GH4151合金中,高含量的γ'相形成元素导致γ'相的析出温度、析出含量等均发生变化.选取γ'相形成元素含量不同的几种典型合金GH4151 (Al + Ti + Nb含量为10.5%)、GH4720Li (Al + Ti含量为7.47%)[13]、FGH4096 (Al + Ti + Nb含量为6.7%)[14]、GH4738 (Al + Ti + Nb含量为4.61%)[15]和GH4282 (Al + Ti + Nb含量为3.67%)[16]进行对比.基于JMatPro软件计算上述合金中γ'相在热力学平衡态下的析出行为.图5a为平衡态下不同合金中γ'相含量与温度的关系.可以看出,随着γ'相形成元素含量的增加,γ'相析出温度提高,γ'相含量也随之增加,其中GH4151合金中γ'相含量与析出温度最高.此外,不同合金析出同样含量的γ'相所需的温差(ΔT)并不相同,如图5b所示,具有更高γ'相形成元素含量的GH4151合金析出相同含量γ'相所需的温差最小,例如GH4151合金在50℃的温差下便可析出20%的γ'相,而具有低γ'相形成元素含量的GH4282合金则需要约350℃的温差. ... GH4738高温合金异形环件组织与性能研究 1 2020 ... GH4151合金中,高含量的γ'相形成元素导致γ'相的析出温度、析出含量等均发生变化.选取γ'相形成元素含量不同的几种典型合金GH4151 (Al + Ti + Nb含量为10.5%)、GH4720Li (Al + Ti含量为7.47%)[13]、FGH4096 (Al + Ti + Nb含量为6.7%)[14]、GH4738 (Al + Ti + Nb含量为4.61%)[15]和GH4282 (Al + Ti + Nb含量为3.67%)[16]进行对比.基于JMatPro软件计算上述合金中γ'相在热力学平衡态下的析出行为.图5a为平衡态下不同合金中γ'相含量与温度的关系.可以看出,随着γ'相形成元素含量的增加,γ'相析出温度提高,γ'相含量也随之增加,其中GH4151合金中γ'相含量与析出温度最高.此外,不同合金析出同样含量的γ'相所需的温差(ΔT)并不相同,如图5b所示,具有更高γ'相形成元素含量的GH4151合金析出相同含量γ'相所需的温差最小,例如GH4151合金在50℃的温差下便可析出20%的γ'相,而具有低γ'相形成元素含量的GH4282合金则需要约350℃的温差. ... Solidification and segregation behavior of nickel-based superalloy GH4282 1 2019 ... GH4151合金中,高含量的γ'相形成元素导致γ'相的析出温度、析出含量等均发生变化.选取γ'相形成元素含量不同的几种典型合金GH4151 (Al + Ti + Nb含量为10.5%)、GH4720Li (Al + Ti含量为7.47%)[13]、FGH4096 (Al + Ti + Nb含量为6.7%)[14]、GH4738 (Al + Ti + Nb含量为4.61%)[15]和GH4282 (Al + Ti + Nb含量为3.67%)[16]进行对比.基于JMatPro软件计算上述合金中γ'相在热力学平衡态下的析出行为.图5a为平衡态下不同合金中γ'相含量与温度的关系.可以看出,随着γ'相形成元素含量的增加,γ'相析出温度提高,γ'相含量也随之增加,其中GH4151合金中γ'相含量与析出温度最高.此外,不同合金析出同样含量的γ'相所需的温差(ΔT)并不相同,如图5b所示,具有更高γ'相形成元素含量的GH4151合金析出相同含量γ'相所需的温差最小,例如GH4151合金在50℃的温差下便可析出20%的γ'相,而具有低γ'相形成元素含量的GH4282合金则需要约350℃的温差. ... 镍基高温合金GH4282的凝固和偏析行为 1 2019 ... GH4151合金中,高含量的γ'相形成元素导致γ'相的析出温度、析出含量等均发生变化.选取γ'相形成元素含量不同的几种典型合金GH4151 (Al + Ti + Nb含量为10.5%)、GH4720Li (Al + Ti含量为7.47%)[13]、FGH4096 (Al + Ti + Nb含量为6.7%)[14]、GH4738 (Al + Ti + Nb含量为4.61%)[15]和GH4282 (Al + Ti + Nb含量为3.67%)[16]进行对比.基于JMatPro软件计算上述合金中γ'相在热力学平衡态下的析出行为.图5a为平衡态下不同合金中γ'相含量与温度的关系.可以看出,随着γ'相形成元素含量的增加,γ'相析出温度提高,γ'相含量也随之增加,其中GH4151合金中γ'相含量与析出温度最高.此外,不同合金析出同样含量的γ'相所需的温差(ΔT)并不相同,如图5b所示,具有更高γ'相形成元素含量的GH4151合金析出相同含量γ'相所需的温差最小,例如GH4151合金在50℃的温差下便可析出20%的γ'相,而具有低γ'相形成元素含量的GH4282合金则需要约350℃的温差. ... Multimodal size distributions of γ′ precipitates during continuous cooling of UDIMET 720 Li 2 2009 ... 冷却速率大于炉冷时,GH4151合金中的γ′相尺寸随冷却速率变化较为明显.图8为不同合金的冷却速率与γ'相平均尺寸的关系.GH4151合金的冷却速率与γ'相直径的拟合关系为lgd = -0.35lgv + 3.06 (d为γ'相直径,v为冷却速率),双对数坐标下能够较好地满足线性关系.该拟合公式是基于普适意义的动力学推导而来,适用于高温合金中γ'相的长大行为[17,18].对比其他γ'相形成元素含量更低的合金,如Udimet 720Li (对应国内牌号GH4720Li,Al + Ti含量为7.49%)[17]、FGH4096 (Al + Ti + Nb含量为6.62%)[19]和Haynes 282 (Al + Ti + Nb含量为3.71%)[20],可以明显看出,随着γ'相形成元素含量的增加,在GH4151合金中γ'相规则生长的冷却速率范围内(7888~15℃/min),GH4151合金的γ'相含量更高,在相同冷却速率下更易长大. ...

... [17]、FGH4096 (Al + Ti + Nb含量为6.62%)[19]和Haynes 282 (Al + Ti + Nb含量为3.71%)[20],可以明显看出,随着γ'相形成元素含量的增加,在GH4151合金中γ'相规则生长的冷却速率范围内(7888~15℃/min),GH4151合金的γ'相含量更高,在相同冷却速率下更易长大. ... A comparison of the precipitation behavior in PM γ-γ' nickel-base superalloys 1 2016 ... 冷却速率大于炉冷时,GH4151合金中的γ′相尺寸随冷却速率变化较为明显.图8为不同合金的冷却速率与γ'相平均尺寸的关系.GH4151合金的冷却速率与γ'相直径的拟合关系为lgd = -0.35lgv + 3.06 (d为γ'相直径,v为冷却速率),双对数坐标下能够较好地满足线性关系.该拟合公式是基于普适意义的动力学推导而来,适用于高温合金中γ'相的长大行为[17,18].对比其他γ'相形成元素含量更低的合金,如Udimet 720Li (对应国内牌号GH4720Li,Al + Ti含量为7.49%)[17]、FGH4096 (Al + Ti + Nb含量为6.62%)[19]和Haynes 282 (Al + Ti + Nb含量为3.71%)[20],可以明显看出,随着γ'相形成元素含量的增加,在GH4151合金中γ'相规则生长的冷却速率范围内(7888~15℃/min),GH4151合金的γ'相含量更高,在相同冷却速率下更易长大. ... Dependence of creep performance and microstructure evolution on solution cooling rate in a polycrystalline superalloy 1 2018 ... 冷却速率大于炉冷时,GH4151合金中的γ′相尺寸随冷却速率变化较为明显.图8为不同合金的冷却速率与γ'相平均尺寸的关系.GH4151合金的冷却速率与γ'相直径的拟合关系为lgd = -0.35lgv + 3.06 (d为γ'相直径,v为冷却速率),双对数坐标下能够较好地满足线性关系.该拟合公式是基于普适意义的动力学推导而来,适用于高温合金中γ'相的长大行为[17,18].对比其他γ'相形成元素含量更低的合金,如Udimet 720Li (对应国内牌号GH4720Li,Al + Ti含量为7.49%)[17]、FGH4096 (Al + Ti + Nb含量为6.62%)[19]和Haynes 282 (Al + Ti + Nb含量为3.71%)[20],可以明显看出,随着γ'相形成元素含量的增加,在GH4151合金中γ'相规则生长的冷却速率范围内(7888~15℃/min),GH4151合金的γ'相含量更高,在相同冷却速率下更易长大. ... Effects of heat treatment on the microstructure evolution and the high-temperature tensile properties of Haynes 282 superalloy 1 2019 ... 冷却速率大于炉冷时,GH4151合金中的γ′相尺寸随冷却速率变化较为明显.图8为不同合金的冷却速率与γ'相平均尺寸的关系.GH4151合金的冷却速率与γ'相直径的拟合关系为lgd = -0.35lgv + 3.06 (d为γ'相直径,v为冷却速率),双对数坐标下能够较好地满足线性关系.该拟合公式是基于普适意义的动力学推导而来,适用于高温合金中γ'相的长大行为[17,18].对比其他γ'相形成元素含量更低的合金,如Udimet 720Li (对应国内牌号GH4720Li,Al + Ti含量为7.49%)[17]、FGH4096 (Al + Ti + Nb含量为6.62%)[19]和Haynes 282 (Al + Ti + Nb含量为3.71%)[20],可以明显看出,随着γ'相形成元素含量的增加,在GH4151合金中γ'相规则生长的冷却速率范围内(7888~15℃/min),GH4151合金的γ'相含量更高,在相同冷却速率下更易长大. ... Kinetics and mechanisms of γ' reprecipitation in a Ni-based superalloy 1 2016 ... 式中,L为沉淀相的周长;L0为周长为L的二维区域等效成同等面积的圆形区域时,所对应的圆形区域周长.ξ越大表明沉淀相的形状越不规则.ξ与γ'相形成元素的含量存在关联.为对比不同合金的γ'相不规则程度,以GH4738、AD730[21]、GH4720Li和GH4151合金为例进行分析.图9为上述合金在过固溶态以10℃/min冷却速率冷却后的SEM像与ξ值.GH4738合金呈现较为规则的细小γ'相,AD730合金的γ'相发生轻微的不规则生长,GH4720Li和GH4151合金中γ'相均发生了不同程度的不规则生长,且GH4151合金中大尺寸γ'相的不规则程度更高.对比上述4种合金的ξ值可以看出,γ'相的不规则程度随着γ'相形成元素含量的增加而增大,与其他合金相比,GH4151合金γ'相形貌具有较高的冷却速率敏感性. ... High-throughput fabrication of nickel-based alloys with different Nb contents via a dual-feed additive manufacturing system: Effect of Nb content on microstructural and mechanical properties 1 2019 ... GH4151合金中含有大量的难熔金属元素,会诱导Laves相的形成[22,23].凝固期间枝晶间γ'相形成元素Nb、Ti等的大量富集又会促进η相和γ/γ'共晶相的析出[8],因此高合金化导致合金的铸态组织复杂,进而导致热处理期间存在多个初熔温度区间.均匀化热处理过程中需避开该温度区间以避免初熔发生,因此对铸态GH4151合金设计均匀化工艺时,需考虑三段式的热处理工艺,分别为回溶Laves相+ γ/γ'共晶相、回溶η相和降低元素偏析.其中关键步骤为回溶低熔点相Laves相+ γ/γ'共晶相和回溶η相. ... The thermal stability of topologically close-packed phases in the single-crystal Ni-base superalloy ERBO/1 1 2016 ... GH4151合金中含有大量的难熔金属元素,会诱导Laves相的形成[22,23].凝固期间枝晶间γ'相形成元素Nb、Ti等的大量富集又会促进η相和γ/γ'共晶相的析出[8],因此高合金化导致合金的铸态组织复杂,进而导致热处理期间存在多个初熔温度区间.均匀化热处理过程中需避开该温度区间以避免初熔发生,因此对铸态GH4151合金设计均匀化工艺时,需考虑三段式的热处理工艺,分别为回溶Laves相+ γ/γ'共晶相、回溶η相和降低元素偏析.其中关键步骤为回溶低熔点相Laves相+ γ/γ'共晶相和回溶η相. ... Development of typical hard-to-deform nickel-base superalloy for turbine disk served above 800oC 1 2021 ... GH4151合金含有高含量的γ'相形成元素,这导致γ'相析出温度上升[24].高温下析出γ'相时元素可以快速扩散,在更小的温差内析出大量的γ'相,并且有较长的时间使γ′相生长,导致GH4151合金可以在冷却过程中析出尺寸更大的γ'相.γ'相的长大会诱发不规则生长.γ'相发生不规则生长的前提是其尺寸d达到稳定尺寸临界值.如果d大于该值,γ'相将会发生不规则生长.稳定尺寸临界值可通过如下公式描述[25,26]: ... 800℃以上服役涡轮盘用难变形镍基高温合金研究进展 1 2021 ... GH4151合金含有高含量的γ'相形成元素,这导致γ'相析出温度上升[24].高温下析出γ'相时元素可以快速扩散,在更小的温差内析出大量的γ'相,并且有较长的时间使γ′相生长,导致GH4151合金可以在冷却过程中析出尺寸更大的γ'相.γ'相的长大会诱发不规则生长.γ'相发生不规则生长的前提是其尺寸d达到稳定尺寸临界值.如果d大于该值,γ'相将会发生不规则生长.稳定尺寸临界值可通过如下公式描述[25,26]: ... Morphological instability of spherical γ′ precipitates in a nickel base superalloy 1 2005 ... GH4151合金含有高含量的γ'相形成元素,这导致γ'相析出温度上升[24].高温下析出γ'相时元素可以快速扩散,在更小的温差内析出大量的γ'相,并且有较长的时间使γ′相生长,导致GH4151合金可以在冷却过程中析出尺寸更大的γ'相.γ'相的长大会诱发不规则生长.γ'相发生不规则生长的前提是其尺寸d达到稳定尺寸临界值.如果d大于该值,γ'相将会发生不规则生长.稳定尺寸临界值可通过如下公式描述[25,26]: ... The dendritic growth of γ′ precipitates and grain boundary serration in a model nickel-base superalloy 2 1993 ... GH4151合金含有高含量的γ'相形成元素,这导致γ'相析出温度上升[24].高温下析出γ'相时元素可以快速扩散,在更小的温差内析出大量的γ'相,并且有较长的时间使γ′相生长,导致GH4151合金可以在冷却过程中析出尺寸更大的γ'相.γ'相的长大会诱发不规则生长.γ'相发生不规则生长的前提是其尺寸d达到稳定尺寸临界值.如果d大于该值,γ'相将会发生不规则生长.稳定尺寸临界值可通过如下公式描述[25,26]: ...

... 式中,dcr为稳定临界尺寸,K为沉淀相相关的材料常数,T为温度,S为T温度下的过饱和度[26].γ'相形成元素含量高的合金完全固溶后冷却到同一温度,γ'相形成元素过饱和度也会更高.γ'相形成元素含量与S呈现正相关的关系,因此相同温度下,dcr与γ'相形成元素含量存在一定的反比例关系,即γ'相形成元素含量增加后,dcr降低.在2者综合作用下,提高γ'相形成元素含量易导致γ'相不规则生长.根据前文可知,高合金化的GH4151合金在冷却过程中析出尺寸更大的γ'相,且γ'相形状不规则程度提升,相比其他合金呈现出冷却速率敏感性的特征.这与其他高含量γ'相合金的报道相同[27].γ'相冷却速率敏感性-合金化程度-冷却速率关联性的示意图如图11所示.随着γ'相形成元素含量的增加,γ'相发生不规则生长的临界稳定尺寸减小,相同冷却速率下γ'相尺寸越大,其越容易发生不规则生长.冷却速率15℃/min是GH4151合金γ'相不规则生长的阈值:冷却速率低于该阈值将会发生γ′相不规则生长的行为.粗大不规则形貌的γ'相会损害合金的热塑性和应力断裂性能[28].大锭型GH4151合金的中心及边缘区域的冷却速率不均匀,容易导致γ'相的形态分布不均匀.因此过固溶态GH4151合金冷却时需控制冷却速率在15℃/min以上,以避免γ'相不规则生长. ... An approach toward understanding unstable gamma prime precipitate evolution and its effect on properties 1 2020 ... 式中,dcr为稳定临界尺寸,K为沉淀相相关的材料常数,T为温度,S为T温度下的过饱和度[26].γ'相形成元素含量高的合金完全固溶后冷却到同一温度,γ'相形成元素过饱和度也会更高.γ'相形成元素含量与S呈现正相关的关系,因此相同温度下,dcr与γ'相形成元素含量存在一定的反比例关系,即γ'相形成元素含量增加后,dcr降低.在2者综合作用下,提高γ'相形成元素含量易导致γ'相不规则生长.根据前文可知,高合金化的GH4151合金在冷却过程中析出尺寸更大的γ'相,且γ'相形状不规则程度提升,相比其他合金呈现出冷却速率敏感性的特征.这与其他高含量γ'相合金的报道相同[27].γ'相冷却速率敏感性-合金化程度-冷却速率关联性的示意图如图11所示.随着γ'相形成元素含量的增加,γ'相发生不规则生长的临界稳定尺寸减小,相同冷却速率下γ'相尺寸越大,其越容易发生不规则生长.冷却速率15℃/min是GH4151合金γ'相不规则生长的阈值:冷却速率低于该阈值将会发生γ′相不规则生长的行为.粗大不规则形貌的γ'相会损害合金的热塑性和应力断裂性能[28].大锭型GH4151合金的中心及边缘区域的冷却速率不均匀,容易导致γ'相的形态分布不均匀.因此过固溶态GH4151合金冷却时需控制冷却速率在15℃/min以上,以避免γ'相不规则生长. ... Microstructure and tensile properties optimization of MIM418 superalloy by heat treatment 1 2016 ... 式中,dcr为稳定临界尺寸,K为沉淀相相关的材料常数,T为温度,S为T温度下的过饱和度[26].γ'相形成元素含量高的合金完全固溶后冷却到同一温度,γ'相形成元素过饱和度也会更高.γ'相形成元素含量与S呈现正相关的关系,因此相同温度下,dcr与γ'相形成元素含量存在一定的反比例关系,即γ'相形成元素含量增加后,dcr降低.在2者综合作用下,提高γ'相形成元素含量易导致γ'相不规则生长.根据前文可知,高合金化的GH4151合金在冷却过程中析出尺寸更大的γ'相,且γ'相形状不规则程度提升,相比其他合金呈现出冷却速率敏感性的特征.这与其他高含量γ'相合金的报道相同[27].γ'相冷却速率敏感性-合金化程度-冷却速率关联性的示意图如图11所示.随着γ'相形成元素含量的增加,γ'相发生不规则生长的临界稳定尺寸减小,相同冷却速率下γ'相尺寸越大,其越容易发生不规则生长.冷却速率15℃/min是GH4151合金γ'相不规则生长的阈值:冷却速率低于该阈值将会发生γ′相不规则生长的行为.粗大不规则形貌的γ'相会损害合金的热塑性和应力断裂性能[28].大锭型GH4151合金的中心及边缘区域的冷却速率不均匀,容易导致γ'相的形态分布不均匀.因此过固溶态GH4151合金冷却时需控制冷却速率在15℃/min以上,以避免γ'相不规则生长. ...


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