本文關(guān)鍵詞：亞快速凝固K424高溫合金及其沉淀相析出規(guī)律研究

  更多相關(guān)文章： 亞快速凝固 K424鎳基高溫合金 枝晶組織 沉淀相 力學(xué)性能

【摘要】：高溫合金是現(xiàn)代航空、航天發(fā)動(dòng)機(jī)及工業(yè)燃?xì)鉁u輪機(jī)的關(guān)鍵材料。K424合金作為我國自主研制的鎳基高溫合金,其鑄造過程中所形成的等軸晶組織具有優(yōu)異的綜合使用性能,在發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪轉(zhuǎn)子、整鑄導(dǎo)向器等輔助動(dòng)力裝置中廣泛應(yīng)用�？焖倌套鳛檠邪l(fā)高性能新結(jié)構(gòu)材料的重要手段,可以顯著實(shí)現(xiàn)晶粒細(xì)化效果,得到微晶、非晶和納米晶結(jié)構(gòu)材料,充分挖掘現(xiàn)存材料的使用潛力。此外,利用快速凝固過程中的非平衡效應(yīng),可以制備出過飽和固溶體,通過后續(xù)固態(tài)相變過程的控制,獲得細(xì)小彌散分布的沉淀相組織。因此,針對(duì)以沉淀相析出為主要強(qiáng)化方式的鎳基高溫合金,系統(tǒng)研究不同冷卻條件下凝固組織細(xì)化及不同熱處理工藝下沉淀相析出規(guī)律,對(duì)于理解高溫合金的強(qiáng)、韌化機(jī)理和性能,優(yōu)化高溫合金的制備工藝,提高材料使用性能具有明顯的工程應(yīng)用價(jià)值。本文采用真空感應(yīng)熔煉與階梯型銅模噴鑄相結(jié)合的方式,深入研究亞快速凝固K424合金不同冷卻速率下的顯微組織變化規(guī)律。在此基礎(chǔ)上,采取不同的等溫?zé)崽幚砉に?系統(tǒng)分析了亞快速凝固過飽和固溶體組織中的沉淀相析出行為。結(jié)合顯微硬度的性能測(cè)試,建立了材料制備工藝、組織表征與性能檢測(cè)之間的相互聯(lián)系。亞快速凝固實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,冷速的增加可以有效細(xì)化K424合金中的γ基體相組織,其中二次枝晶間距約為5μm,僅為近平衡凝固條件下的1/16。枝晶組織的細(xì)化及溶質(zhì)截留的發(fā)生,降低了合金中的成分偏析程度,導(dǎo)致γ+γ′共晶組織、MC碳化物相尺寸的降低,并可以有效抑制凝固結(jié)束后γ′強(qiáng)化相的析出,有利于過飽和固溶體的制備。熱處理研究結(jié)果表明,固溶處理后的鑄態(tài)合金經(jīng)不同冷卻方式,枝晶形貌有所弱化,枝晶花樣變得簡(jiǎn)單。水冷條件下γ′相的形態(tài)表現(xiàn)為無規(guī)則的棱角狀,而空冷和爐冷條件下,γ′相的形態(tài)表現(xiàn)為長(zhǎng)條狀,且邊角比較圓鈍。亞快速凝固K424合金在800℃、900℃及1000℃下時(shí)效240min后,γ′相的尺寸逐漸增大,其數(shù)值從0.09μm不斷增大到0.35μm,形貌也從球形逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)榉綁K形。800℃等溫時(shí)效條件下,當(dāng)保溫時(shí)間從30min延長(zhǎng)到240min時(shí),γ′相尺寸持續(xù)增加,其數(shù)值從0.12μm不斷增大到0.22μm。硬度測(cè)試結(jié)果表明,K424合金1100℃+240min固溶處理后,空冷條件下合金硬度最高,為470HV;爐冷次之,硬度值為422HV。水冷條件下,由于γ′析出相數(shù)量最少,合金硬度值最低,僅為367HV。當(dāng)時(shí)效時(shí)間240min時(shí),亞快速凝固K424合金在800℃~1000℃溫度范圍內(nèi),硬度值先增加、后降低,最高可達(dá)489HV。時(shí)效溫度為1000℃時(shí),γ′相粒子的粗化導(dǎo)致合金硬度值下降至440HV。當(dāng)時(shí)效溫度800℃時(shí),亞快速凝固K424合金在30min~240min時(shí)間范圍內(nèi),硬度值同樣呈現(xiàn)先增加、后降低的趨勢(shì)。時(shí)效時(shí)間60min時(shí),合金硬度值最高,為493HV。
【關(guān)鍵詞】：亞快速凝固 K424鎳基高溫合金 枝晶組織 沉淀相 力學(xué)性能
【學(xué)位授予單位】：南昌航空大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TG244.3;TG156;TG132.3
【目錄】：

• 摘要3-5
• Abstract5-9
• 第一章 緒論9-20
• 1.1 選題背景及意義9-10
• 1.2 高溫合金的發(fā)展10-12
• 1.3 鎳基高溫合金的強(qiáng)化機(jī)理及其相組成12-15
• 1.3.1 固溶強(qiáng)化12-14
• 1.3.2 第二相強(qiáng)化14
• 1.3.3 晶界強(qiáng)化14-15
• 1.4 快速凝固技術(shù)在高溫合金中的應(yīng)用15-17
• 1.4.1 實(shí)現(xiàn)快速凝固的主要方法15-17
• 1.5 高溫合金的熱處理17-18
• 1.5.1 固溶處理17-18
• 1.5.2 中間處理18
• 1.5.3 時(shí)效處理18
• 1.6 本課題的研究目的18-20
• 第二章 研究?jī)?nèi)容與實(shí)驗(yàn)方案20-29
• 2.1 研究?jī)?nèi)容20
• 2.2 實(shí)驗(yàn)材料20-21
• 2.3 近平衡凝固實(shí)驗(yàn)21-22
• 2.3.1 實(shí)驗(yàn)設(shè)備21-22
• 2.3.2 實(shí)驗(yàn)步驟22
• 2.4 亞快速凝固實(shí)驗(yàn)22-25
• 2.4.1 實(shí)驗(yàn)設(shè)備22-23
• 2.4.2 亞快速凝固式樣制備23-25
• 2.5 熱處理實(shí)驗(yàn)25-26
• 2.5.1 實(shí)驗(yàn)設(shè)備25-26
• 2.5.2 熱處理工藝方案26
• 2.6 分析測(cè)試方法26-29
• 2.6.1 組織形貌和成分分析26-27
• 2.6.2 晶粒尺寸測(cè)量27-28
• 2.6.3 力學(xué)性能測(cè)試28-29
• 第三章 冷卻速率對(duì)K424合金凝固組織的影響29-38
• 3.1 K424合金近平衡凝固過程研究29-30
• 3.2 冷卻速率對(duì)初生γ枝晶的影響30-31
• 3.3 冷卻速率對(duì)γ′強(qiáng)化相的影響31-33
• 3.4 冷卻速率對(duì)γ+γ′共晶相的影響33-34
• 3.5 冷卻速度對(duì)碳化物相的影響34-35
• 3.6 銅模內(nèi)徑對(duì)K424合金亞快速凝固組織的影響35-36
• 3.7 亞快速凝固組織形成機(jī)理分析36
• 3.8 本章小結(jié)36-38
• 第四章 亞快速凝固K424合金沉淀相析出行為研究38-47
• 4.1 K424合金過飽和固溶體制備的研究38-42
• 4.1.1 冷卻方式對(duì)合金固溶組織的影響38-39
• 4.1.2 冷卻方式對(duì)K424合金γ′析出相的影響39-42
• 4.2 時(shí)效處理對(duì)亞快速凝固合金γ′相的影響42-45
• 4.2.1 時(shí)效溫度對(duì)合金γ′相的影響42-44
• 4.2.2 時(shí)效時(shí)間對(duì)合金γ′相的影響44-45
• 4.3 本章小結(jié)45-47
• 第五章 熱處理工藝對(duì)K424合金力學(xué)性能的影響47-51
• 5.1 冷卻方式對(duì)K424合金固溶組織硬度的影響47-48
• 5.2 時(shí)效處理對(duì)亞快速凝固 K424 合金硬度的影響48-50
• 5.2.1 時(shí)效溫度對(duì)亞快速凝固 K424 合金硬度的影響48-49
• 5.2.2 時(shí)效時(shí)間對(duì)亞快速凝固 K424 合金硬度的影響49-50
• 5.3 本章小結(jié)50-51
• 第六章 結(jié)論與展望51-53
• 6.1 結(jié)論51-52
• 6.2 展望52-53
• 參考文獻(xiàn)53-56
• 攻讀碩士期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文56-57
• 致謝57

【相似文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 李惠萍;發(fā)動(dòng)機(jī)用耐高溫合金[J];中國鉬業(yè);2000年01期

2 李惠萍;新型耐高溫合金[J];中國鉬業(yè);2003年03期

3 李有觀;新型耐高溫合金[J];世界有色金屬;2004年05期

4 李連清;高溫合金超塑切削[J];宇航材料工藝;2005年03期

5 ;關(guān)于召開“第十一屆中國高溫合金年會(huì)暨高溫合金國際研討會(huì)”的第一輪征文通知[J];中國冶金;2006年10期

6 董健;;鎂在高溫合金中的作用及控制[J];黑龍江冶金;2009年04期

7 郭建亭;;高溫合金在能源工業(yè)領(lǐng)域中的應(yīng)用現(xiàn)狀與發(fā)展[J];金屬學(xué)報(bào);2010年05期

8 師昌緒;仲增墉;;我國高溫合金的發(fā)展與創(chuàng)新[J];金屬學(xué)報(bào);2010年11期

9 郭建亭;周蘭章;袁超;侯介山;秦學(xué)智;;我國獨(dú)創(chuàng)和獨(dú)具特色的幾種高溫合金的組織和性能[J];中國有色金屬學(xué)報(bào);2011年02期

10 尹志冬;戴斌煜;劉智彬;商景利;王薇薇;;高溫合金凈化技術(shù)研究現(xiàn)狀[J];鑄造;2011年05期

中國重要會(huì)議論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 仲增墉;;前言[A];動(dòng)力與能源用高溫結(jié)構(gòu)材料——第十一屆中國高溫合金年會(huì)論文集[C];2007年

2 荀淑玲;閆忠強(qiáng);王娟輝;王曉梅;胡敏藝;王江;;微量元素硼在高溫合金中的作用[A];低碳經(jīng)濟(jì)條件下重有色金屬冶金技術(shù)發(fā)展研討會(huì)——暨重冶學(xué)委會(huì)第六屆委員會(huì)成立大會(huì)論文集[C];2010年

3 馮滌;韓雅芳;;高溫合金及其相關(guān)材料的研究開發(fā)與產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢(shì)[A];中國新材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展報(bào)告（2006）——航空航天材料專輯[C];2006年

4 劉慶斌;盧翠芬;李冬玲;;一種高鉻高溫合金的物理化學(xué)相分析[A];動(dòng)力與能源用高溫結(jié)構(gòu)材料——第十一屆中國高溫合金年會(huì)論文集[C];2007年

5 龐曉輝;劉平;楊軍紅;;高溫合金中錸元素的分析測(cè)定[A];動(dòng)力與能源用高溫結(jié)構(gòu)材料——第十一屆中國高溫合金年會(huì)論文集[C];2007年

6 龐曉輝;楊軍紅;劉平;;石墨爐原子吸收光譜法測(cè)定高溫合金中痕量硒[A];第三屆科學(xué)儀器前沿技術(shù)及應(yīng)用學(xué)術(shù)研討會(huì)論文摘要集[C];2006年

7 孫曉峰;;我國高溫合金材料設(shè)計(jì)與制備基礎(chǔ)研究進(jìn)展[A];2011中國材料研討會(huì)論文摘要集[C];2011年

8 ;序[A];第十二屆中國高溫合金年會(huì)論文集[C];2011年

9 張勇;張國慶;李周;劉娜;袁華;許文勇;高正江;王孝平;P.S.Grant;;噴射成形高溫合金組織演變過程試驗(yàn)研究[A];第十二屆中國高溫合金年會(huì)論文集[C];2011年

10 李其娟;;21世紀(jì)定向凝固高溫合金使用展望[A];面向21世紀(jì)的科技進(jìn)步與社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展（下冊(cè)）[C];1999年

中國重要報(bào)紙全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 木牛;航天工業(yè)與高溫合金[N];中國冶金報(bào);2000年

2 常宗華;第十屆中國高溫合金學(xué)術(shù)年會(huì)暨21世紀(jì)先進(jìn)高溫合金生產(chǎn)和應(yīng)用國際研討會(huì)舉行[N];世界金屬導(dǎo)報(bào);2004年

3 黃秀聲;我國高溫合金已形成自主體系[N];中國冶金報(bào);2006年

4 記者　 瞿劍;我國高溫合金形成自主體系[N];科技日?qǐng)?bào);2006年

5 證券時(shí)報(bào)記者 劉楊　彭志華;鋼研高納 打造世界級(jí)高溫合金企業(yè)[N];證券時(shí)報(bào);2010年

6 李翠紅 徐愛黨;新中國第一爐高溫合金在撫鋼誕生[N];中國冶金報(bào);2009年

7 杭材;先進(jìn)高溫合金——制造先進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)的基石[N];中國航空?qǐng)?bào);2012年

8 羅之樝 本報(bào)記者 陳巖;我省研發(fā)出高純凈度冶煉高溫合金技術(shù)[N];四川日?qǐng)?bào);2014年

9 申銀萬國 葉培培 徐若旭;工信部重點(diǎn)扶持新材料產(chǎn)業(yè) 看好高溫合金行業(yè)成長(zhǎng)性[N];通信信息報(bào);2014年

10 張輝;“高溫合金之王”在丹陽成功生產(chǎn)[N];鎮(zhèn)江日?qǐng)?bào);2008年

中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 玄偉東;高溫合金定向凝固雜晶形成規(guī)律及其控制研究[D];上海大學(xué);2013年

2 趙坦;第二代定向柱晶高溫合金DZ59研究[D];南京理工大學(xué);2009年

3 楊舒宇;Co-Al-W基高溫合金熱力學(xué)分析及合金設(shè)計(jì)[D];東北大學(xué);2012年

4 金文中;K417高溫合金真空熔鑄凝固過程的電磁控制[D];大連理工大學(xué);2008年

5 陳偉;高推重比航空發(fā)動(dòng)機(jī)整體精鑄燃燒室機(jī)匣用高強(qiáng)度高溫合金研究[D];南京理工大學(xué);2007年

6 楊愛民;K4169高溫合金組織細(xì)化及性能優(yōu)化研究[D];西北工業(yè)大學(xué);2002年

7 劉峰;DD3高溫合金的深過冷快速凝固及其快速凝固用特殊涂層[D];西北工業(yè)大學(xué);2001年

8 徐裕來;超超臨界汽輪機(jī)葉片用高溫合金Nimonic 80A成分優(yōu)化、微結(jié)構(gòu)及其高溫強(qiáng)化機(jī)理研究[D];上海大學(xué);2013年

9 杜俊平;Ni基單晶模型高溫合金中多組元?jiǎng)莸臉?gòu)建及應(yīng)用[D];鋼鐵研究總院;2014年

10 嚴(yán)衛(wèi)東;鋁合金及高溫合金鑄件凝固過程中晶粒組織形成的計(jì)算機(jī)模擬[D];西北工業(yè)大學(xué);2002年

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 祝恩鑫;IN690高溫合金熱擠壓工藝及組織演變規(guī)律研究[D];沈陽理工大學(xué);2015年

2 許明;P添加對(duì)K984G鑄造合金組織和性能的影響[D];沈陽理工大學(xué);2015年

3 于振龍;IN625高溫合金成分優(yōu)化及熱處理工藝的研究[D];沈陽理工大學(xué);2015年

4 嚴(yán)振;殘余應(yīng)力場(chǎng)及表面完整性對(duì)TC11鈦合金和高溫合金疲勞性能的影響[D];貴州大學(xué);2015年

5 謝小華;脈沖磁場(chǎng)和機(jī)械振動(dòng)作用下細(xì)化K4169高溫合金晶粒的研究[D];南昌航空大學(xué);2014年

6 夏衛(wèi);亞快速凝固K424高溫合金及其沉淀相析出規(guī)律研究[D];南昌航空大學(xué);2015年

7 陳陽;高溫合金GH4169的“電解—約束刻蝕”復(fù)合電化學(xué)加工研究[D];南昌航空大學(xué);2015年

8 趙唯;Ni基高溫合金的等離子體直接成型及其結(jié)構(gòu)、抗熱腐蝕性能研究[D];華中科技大學(xué);2006年

9 宋文杰;A公司高溫合金產(chǎn)品營銷策劃研究[D];北京郵電大學(xué);2014年

10 郭鵬;基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的高溫合金組織性能分析[D];西北工業(yè)大學(xué);2004年

，

本文編號(hào)：913159