一、我国低Cr高W系列铸造镍基高温合金的发展与应用（论文文献综述）
李文道[1]（2021）在《基于多组元扩散多元节的CoNi基高温合金1000-1150℃组织稳定性与元素作用研究》文中进行了进一步梳理γ’相强化钴基高温合金具有成为新一代高温结构材料的潜力,被2014年欧洲高温合金大会（Eurosuperalloys2014）的主旨报告誉为“高温合金技术未来发展的七大趋势之一”。但是,该合金的发展和应用仍存在诸多挑战,如γ’相溶解温度低、γ/γ’两相区窄、抗氧化性能差和密度高等。发展多组元CoNi基高温合金是应对上述挑战的有效途径;但是,随着合金化程度增加,复杂多组元合金体系的合金化原理成为亟待解决的关键科学问题之一,尤其是合金化元素对合金在1000℃及以上组织稳定性的影响规律和机制,而这方面的研究目前非常匮乏。通过传统研究方法解决上述科学问题需要的周期长、成本高。因此,需要发展一种更加高效的研究方法以加速多组元CoNi基高温合金体系的合金化原理研究。本论文在课题组前人研究工作基础上,以材料基因工程理念为指导,针对多组元CoNi基高温合金,开展了以下研究:（1）探索和发展了基于多组元扩散多元节的高通量实验方法,并应用该方法研究了γ和γ’相形成元素对合金在1000℃组织稳定性的影响规律,同时积累了超过1700组CoNi基高温合金成分和组织量化关系的实验数据;（2）在此基础上,通过机器学习建立该合金的成分和组织量化关系预测模型,并形成数据驱动的合金设计方法;（3）结合多种表征手段,深入研究Ni、Cr和Al/W 比对合金在1000-1150℃组织稳定性、γ/γ’两相纳米硬度、抗氧化性能等方面的影响规律和机制,进一步加深对这三个关键参量合金化原理的认识,以指导合金成分设计。本论文设计的多组元扩散多元节以Co-20Ni-7Al-8W-1Ta-4Ti为基础合金,由15个扩散偶和7个三元节组成,共针对Ni、Cr、Al、W、Ti、Ta、Mo、Nb等8种合金化元素,研究其单独或交互作用对基础合金1000℃组织稳定性的影响规律,并为机器学习积累实验数据。结果表明,增加Ni含量可提高γ’相体积分数;但是,Ni含量过高会促进有害相χ相的析出。在避免析出二次相的前提下,提高Cr/W 比可有效增加Cr的最大添加量,且Cr的添加可提高γ’相体积分数,一定程度上弥补W含量下降导致的γ’相体积分数降低。用Al替代W,即Al/W 比增大使γ’相体积分数先增后降,同时可显着降低合金密度;但是,该值过高时会导致β相析出。用Ta、Mo、Nb替代W,过量时均会导致χ相的析出,并进一步降低γ’相体积分数;而Ti等量替代W不易促进二次相析出,且仅略微降低γ’相体积分数。γ’相形成元素促进二次相析出的强弱顺序为:Nb>Ta≈Al>Mo>Ti。多组元扩散多元节的研究积累了大量CoNi基高温合金成分和组织量化关系的实验数据,具体包括1000℃合金成分和相组成的对应关系,以及合金成分和γ’相体积分数的对应关系。以此为基础,本论文建立了数据驱动的机器学习合金预测模型,可针对该系列合金1000℃的合金成分和部分组织参量（相组成和γ’相体积分数）的量化关系进行预测,为合金设计提供支撑。对比机器学习和相图计算对合金组织的预测结果表明,机器学习模型对多组元合金体系的预测精度更高,弥补了相图计算在这方面的不足;但相图计算可以弥补机器学习外推能力较弱的不足。因此,机器学习与相图计算相结合更有利于多组元合金体系的成分设计和研发工作。Ni、Cr和Al/W 比对多组元CoNi基合金1000-1150℃组织稳定性和部分性能的影响规律和机制研究表明,同时提高Ni含量和Al/W 比可显着提高合金的高温组织稳定性,使其经1150℃/1000h时效后仍能保持较高γ’相体积分数且无二次相析出。增大Al/W 比可显着改变成分配分行为,并引起γ/γ’两相错配度的增大,从而显着改变γ’相形貌;此外,还可促进合金在1000℃氧化时形成连续而致密的Al2O3氧化层,并显着提高其抗氧化性能。但是,增大Al/W比会明显降低γ和γ’相室温硬度。Cr可促进合金在1000℃静态氧化时形成连续Cr2O3氧化层（但不致密）,并提高其抗氧化性能;Cr还可有效提高γ’相室温硬度。但是,提高Cr含量会促使W从γ’相中向γ相中富集,并降低W在γ相中的固溶度,从而促进μ相的析出。本论文基于以上研究内容,发展了多组元扩散多元节和机器学习相结合的多组元CoNi基高温合金设计方法,不仅为加速该合金体系的研发奠定了基础,还为材料基因工程技术在高温合金研究领域的应用提供了示范,并可推广应用至其他金属材料的研发之中。同时,系统阐明合金化元素对多组元CoNi基高温合金1000℃及以上组织稳定性的影响规律,丰富和发展γ’相强化钴基高温合金的合金化原理,为该系列合金的成分设计与优化提供物理冶金依据。
向雪梅[2]（2021）在《温度/应力互作用与典型镍基高温合金组织稳定性关联研究》文中研究表明镍基高温合金因其具有优良的综合性能而广泛应用于航空航天、核电火电等领域。随着科技发展的需求,高温合金的服役条件日益严苛,需要承受更高的温度和应力,这就要求高温合金保持较高的组织性能稳定性。为此,本文针对镍基高温合金的组织稳定性,系统研究了典型高温合金中不同特征γ‘相、晶界及晶内析出相在温度/应力互作用条件下的演变规律。为镍基高温合金的工程应用提供实验和理论依据。系统研究了 617B合金650℃-750℃长达12000h等温长期时效过程中组织性能演变规律,揭示了组织与力学性能之间的关联性。γ‘相是影响合金强度的主要因素,超服役温度等温时效强度的下降是由γ’相的粗化所致。塑性下降和晶界碳化物明显粗化是导致时效后冲击性能下降的两个原因。构建了近服役工况下元素在主要析出相和表面氧化物之间元素互扩散及再分配规律。进一步研究了不同温度/应力互作用下γ’相和晶界碳化物的演变规律,揭示了温度/应力互作用对617B合金组织稳定性的影响。认为应力和温度在服役条件下对组织稳定性的贡献程度不同,提出了存在一个温度和应力都起主导作用的敏感温度,617B合金的敏感温度约为725℃。对比分析617B和740H合金,表明后者γ‘相有更优的稳定性,推断740H合金的敏感温度应高于750℃。同时对GH4975合金高含量八重立方状和不规则块状γ’相725℃时效过程的组织稳定性进行了分析,相比617B和740H合金,GH4975合金有更高的γ’相稳定性。由此推测GH4975合金具有更高的温度和应力都起主导作用的敏感温度。获得了长针状η相构成的网篮状组织,探讨了这类组织的稳定性,表明这种网篮状组织800℃/500 h可保持良好的稳定性。同时重点关注了高C高碳化物形成元素难变形高温合金中的一次碳化物的稳定性。揭示了高C高碳化物形成元素镍基高温合金中的一次碳化物在高温扩散热处理过程中发生变化并显着改善热变形行为的本质。GH4975合金经1180℃/50h高温扩散热处理后一次碳化物形貌圆润化并形成过渡界面,与基体的弹性模量差明显降低,使协调变形能力提高进而降低了由一次碳化物引起的热变形开裂倾向性。提出对于高合金化难变形高温合金,可通过适当高温热处理以改善一次碳化物的协调变形能力来提高难变形合金热加工性的可行性。综上,本文通过对γ’相、晶内和晶界碳化物等组织在不同条件下的演变规律研究,获得了温度、温度/应力互作用对镍基高温合金组织稳定性的影响规律,为高温合金的工程应用提供实验和理论依据。
朱玉平[3]（2021）在《高钨高温合金富钨相的形成及影响研究》文中认为K416B合金作为一种典型的高钨合金,其W含量（质量分数,下同）最高可达16.5%,是目前我国高温合金中W含量最高的合金,合金中含有大量的固溶强化元素（W、Cr等）和沉淀强化元素（Al、Ti等）,同时Hf、Nb、C等元素的添加还使合金中的碳化物非常发达,这些因素使合金具有良好的热强性和承温能力,是制备航空发动机导向叶片的重要材料。与此同时,较高的W含量使得合金在凝固过程中极易析出富钨相,造成合金的成分和组织不均匀的现象,使合金的性能不稳定。为了明确K416B合金中的富钨相（α-W、M6C）的析出机理,提升K416B合金的组织和性能稳定性。本文对K416B合金中的富钨相展开研究,明确其析出机理,提出调控其析出的方法;对不同成分和制备工艺的合金组织和性能进行研究,掌握成分调整和制备工艺对于富钨相形成的影响规律,并进一步地研究其对于合金组织和性能的影响。研究结果表明:铸态K416B合金中富钨相为花瓣状/圆球状α-W相和块状/层片状M6C碳化物,二者的W含量分别高达90%和70%以上。K416B母合金锭存在宏观偏析是由于富钨相析出所导致;调整W、Ti、Nb和稀土元素可以减弱合金的宏观偏析,使合金锭上下部的组织和成分更加均匀。随着合金中Al、Ti和Hf含量的增加,合金的共晶明显增多,当Al增加到7.0wt.%/Ti增加到1.5wt.%时,合金中的共晶由蜂窝状转变为块状,合金中开始析出富钨相,持久性能变差。随着Nb含量的增加,合金中的MC碳化物数量明显增多。降低合金中的W含量可以抑制富钨相的析出。随着浇注温度的降低,系统的均温温度也降低,合金的晶粒尺寸明显降低,合金中的共晶呈增加趋势,碳化物形貌由长条状和骨架状转变为颗粒状和短棒状,同时合金中的富钨相尺寸变小,数量增多。不同浇注温度的合金枝晶干的γ’相尺寸和形貌差异不大,过低的浇注温度会使合金产生柱状晶组织。埋砂体系的合金中富钨相的尺寸明显减小。单壳体系的合金MC碳化物多呈骨架状,共晶含量较高,采用埋砂方式的合金MC碳化物呈块状,共晶含量较低。单壳和埋砂取出的合金,共晶形貌呈蜂窝状,γ’相尺寸较小,MC碳化物形貌完好,合金室温拉伸强度和975℃/235MPa下的持久寿命较高。一直埋砂的合金共晶形貌多为块状,部分MC碳化物分解为M6C,γ’相发生了明显粗化,合金的室温拉伸强度和持久寿命显着下降。
吴剑涛,袁晓飞,宋圣玉,陈兴福,李维[4]（2021）在《Al含量对一种高W铸造高温合金组织与持久性能的影响》文中进行了进一步梳理以不同Al含量的高W铸造高温合金K416为研究对象,对不同Al含量合金在975℃/240 MPa条件下的持久性能和室温基体显微硬度进行了测试。结果表明:随着Al含量的提高,合金的持久寿命和显微硬度均呈下降趋势,Al含量中限和高限合金在975℃/240MPa条件下的持久寿命低于技术条件规定值。进一步的组织表征结果表明:当Al含量为5.60%（质量分数,下同）时,合金中仅有极少量α-W相和初生M6C型碳化物析出。随着Al含量提高至6.20%,合金中α-W相和初生M6C型碳化物的面积分数由0.08%提高至2.1%,同时γ/γ′共晶的面积分数由12.6%提高至21.8%。Al含量的提高对合金晶粒、枝晶、MC型碳化物以及γ′相的尺寸和形貌影响不大。硬脆的初生M6C型碳化物的大量析出以及固溶强化元素W的消耗是其持久性能降低的主要原因。同时,对不同Al含量K416合金的持久断裂机制也进行了讨论。
王海伟[5]（2021）在《基于形核过冷度调控镍基高温合金凝固组织研究》文中研究表明在金属材料的凝固过程中,控制晶体形核是获得理想凝固组织的一种重要方法,而晶体形核主要受到形核过冷度的制约。目前,形核过冷度与其影响因素之间的定量理论描述和试验研究还比较缺乏,导致研究金属材料异质形核试验时缺少精准的理论指导。因此,本文以熔模铸造时镍基高温合金形核过冷度的主要影响因素为研究对象,研究了合金成分、界面润湿等对单晶高温合金形核过冷度及杂晶形成的影响,并研制了一种与合金低错配度的新型细化剂,研究了异质形核理论在等轴晶高温合金细化剂制备中的应用,旨在为高温合金凝固组织调控提供理论依据和技术指导。通过调整高温合金中Ta、W、Re、Ru等难熔元素的含量,研究了合金成分对镍基高温合金形核过冷度和变截面平台杂晶形成的影响。实验结果显示:Ta元素显着提高了合金的临界形核过冷度;而W、Re、Ru等元素则降低了合金的临界形核过冷度。在多尺度单晶变截面平台试样的定向凝固实验中,随着Ta元素含量的增加,阴影侧平台形成杂晶的临界尺寸呈增大趋势,说明Ta元素降低了异质形核形成杂晶的倾向性;而W、Re和Ru三种元素则减小阴影侧平台形成杂晶的临界尺寸,说明W、Re、Ru增强了异质形核形成杂晶的倾向性。而且,在变截面平台中发现了另一种源于枝晶熔断形成的杂晶,提出了凝固前沿的热量传输是造成枝晶熔断形成杂晶的主要原因。因此,提高合金的临界形核过冷度,则增大了过冷熔体凝固前沿的热流传输,增强枝晶熔断形成杂晶的倾向性。研究了陶瓷材料对镍基高温合金润湿性与变截面平台杂晶形成的影响。结果表明:高温合金熔体与SiO2-based,Al2O3-based,ZrSiO4和CoAl2O4陶瓷基板接触时,发生界面反应,与合金熔体接触的陶瓷基板被反应生成物取代,分别为（Al2O3+HfO2）,（Al2O3+HfO2）,（Al2O3+HfO2+ZrO2）和（Al2O3+HfO2+Co）。此时,四种体系的润湿性依次增强,这是由于新体系的润湿性主要取决于反应产物的物理性质。Al2O3-based,ZrSiO4和CoAl2O4陶瓷型壳制备的单晶变截面平台试样结果表明:三种陶瓷型壳对应的变截面平台试样形成杂晶的临界尺寸依次减小,即杂晶的形成倾向性依次增强。主要原因是:合金与陶瓷基板之间的润湿角越小,晶核析出时的界面能就越低,因此过冷熔体析出晶核时所需的形核过冷度和形核功就越小。理解合金与陶瓷基板之间的润湿性与界面反应,对高温合金熔模铸造中陶瓷材料的选择具有很好的指导作用。分析了变截面平台杂晶的形成机制与工艺调控措施,提出了变截面平台内杂晶的形成主要取决于变截面平台最大结构性过冷度和合金临界形核过冷度之间的大小关系。ProCAST数值模拟结果显示:调整模组排列方式,变截面平台内的温度场呈对称分布时,平台边角位置的结构性性过冷度较小,杂晶形成的倾向较低。增加陶瓷型壳厚度,则减小了平台内液相线的斜率和边角位置的结构性过冷度,有效抑制了杂晶的形成。随着抽拉速率的增大,变截面平台边角位置的结构性过冷度呈增大趋势,则增强了杂晶的形成倾向性。通过ProCAST数值模拟分析不同工艺条件对变截面平台杂晶形成的影响,为优化定向凝固工艺参数提供了数据参考。研制了一种新型镍基高温合金细化剂。研究了 WC粉末和新型细化剂对等轴晶高温合金凝固组织的影响。结果表明:向合金熔体中加入WC粉末时,合金的晶粒尺寸呈减小趋势,但是晶粒细化效果比较有限。当向高温合金中加入1wt.%新型细化剂时,晶粒组织得到明显细化,其中平均晶粒尺寸从1.76mm减小到0.32mm,断面等轴晶体积分数11%提升到86%。这是由于晶核析出时所需的形核过冷度主要取决于晶核与基底之间的错配度,新型细化与晶核之间的错配度较低时,晶核析出时所需的过冷度和形核功较小。
杨飞[6]（2021）在《B、Al和Ti对K325合金组织和性能的影响》文中认为K325合金是一种固溶强化型镍基铸造高温合金,因其具有高的强度、优异的加工性能、良好的抗氧化腐蚀性能和铸造性能,成为700℃超超临界机组燃煤机组中箱体和阀体等大型铸件的候选材料。然而上述部件在服役过程中通常因晶界粗化导致塑性不足,从而产生开裂现象,因此本文通过添加微量元素B来提高合金晶界的强度,减小晶界裂纹萌生的倾向。此外,大型铸件在无法进行真空感应方式进行熔炼,需采用电炉与钢包精炼炉进行熔炼,该过程中加入的脱氧剂含量少量的Al和Ti元素,为此本研究通过往合金中加入适量的Al和Ti元素,以明确其在长期时效过程中对合金组织稳定性的影响。本文系的研究了微量元素B,Al和Ti元素对K325合金铸造组织、固溶组织、长期时效组织及室温和700℃力学性能的影响。K325合金的铸造组织呈现出典型的枝晶形貌,合金中的析出相为富Nb的MC型碳化物,铸造组织中无其他类型的沉淀相析出。研究了固溶处理工艺对K325合金的组织及力学性能的影响。当保温时间为1h,固溶温度在1150-1250℃时,随固溶温度的提高,碳化物回溶程度逐渐增大,枝晶偏析现象不再明显,合金成分的均匀性得以提升。当固溶温度为1200℃,时间在0.5-2h时,随保温时间的延长,晶内碳化物的数量逐渐降低。合金经1200℃固溶处理1h并水冷后,其高温屈服强度达到最大值196MPa,且延伸率达到52%。K325合金在650-750℃长期时效过程中,MC碳化物在时效过程中发生退化反应,其退化反应为MC+γ→M23C6。在时效过程中晶界上析出了富Cr的薄膜状M23C6碳化物,随着温度的提高及时效时间的延长,晶界发生粗化,同时部分M23C6碳化物转变为M6C碳化物;γ"相在650-750℃范围内均会析出,其粗化过程符合LSW理论,在650℃时其形核与生长较慢,而在750℃随着时间的延长γ"相会向δ相发生转变,700℃时γ"相具有最佳的生长动力学;δ相同样在650～750℃范围内均会析出,且时效温度为750℃时其粗化速率最快。研究了B对K325合金组织和性能的影响。在不同B含量的合金中未发现硼化物的析出。微量元素B加剧了合金中Nb元素在枝晶间的偏析行为,对其他元素的偏析影响不明显。B元素的加入减小了合金的固液凝固温度区间和二次枝晶间距。B元素对合金的固溶组织及室温、高温强度影响不明显,但是B元素的加入提升了晶界强度,合金在高温下的断裂方式由沿晶断裂向混合断裂方式转变,且穿晶断裂现象随B含量的提升愈发明显。当B元素含量为0.0025%时,合金的室温延伸率由40%提升至68.5%,高温塑性则由45%提升至60%。合金长期时效后,微量元素B偏聚于晶界和γ/M23C6界面,从而对M23C6碳化物形成元素向晶界的扩散起阻碍作用,使晶界碳化物由连续的薄膜状向离散的链状形貌转变,从而改善了晶界性能。B元素的加入显着提高了合金长期时效后的塑性,使合金的断裂方式由沿晶断裂变为沿晶与穿晶混合断裂。B元素的添加使晶界的形貌由连续的薄膜状变为离散的链状,减小了晶界处的应力集中,从而降低了晶界处裂纹萌生的几率;此外,断面上韧窝的数量明显增加,因而合金的塑性得以提升。研究了A1和Ti元素对K325合金组织和性能的影响。Al和Ti元素使合金铸造组织和固溶组织中的MC碳化物含量提高。Ti是MC碳化物的形成元素,因而Al和Ti元素的添加提高了MC型碳化物的析出量。Al、Ti对合金室温及高温瞬时拉伸性能影响不大,却显着提高了合金的持久寿命。合金长期时效后,少量Al、Ti的添加促进了γ"相的析出。由于Al和Ti原子可以替代γ"相中的Nb原子,从而改变了γ"相的晶格常数,使γ/γ"的共格应变降低,降低了γ"相的形核功;同时Al和Ti提高了 Nb元素的活度,使其在基体中的扩散速率增大,从而提高了γ"相的含量并使γ"相的尺寸增大。因此,Al和Ti元素的添加提高了组织中γ"相的含量和热稳定性,从而提高合金长期时效后的高温拉伸强度。合金经700℃长期时效1000h后,屈服强度由421MPa提升至563MPa,抗拉强度由626MPa增大至719MPa。B,Al和Ti元素对K325合金长期时效后的700℃拉伸的变形机制没有影响,位错与γ"相的作用机制为Orowan绕过机制。此外,密集分布的针状δ相和晶界上的碳化物对运动位错存在强烈的阻碍作用,使沉淀强化效果增强。
陈茂凯[7]（2020）在《长期时效对高W镍基合金组织与力学性能的影响》文中研究指明高W镍基合金具有较高的承温能力及优异的力学性能,被认为是航空发动机涡轮导向叶片的的重要材料之一。由于合金在高温服役期间面临复杂的工作环境,且目前有关长期时效对高W镍基合金组织及性能影响的相关研究较少。因此,本文采用SEM、TEM、XRD、DTA和EPMA等方法研究了长期时效对高W镍基合金的组织演变、室温拉伸性能及持久性能的影响,同时研究了 W、Hf元素含量变化对高W镍基合金组织稳定性的影响。论文的研究结果表明:铸态K416B合金主要由γ’相、γ基体MC型碳化物及M6C型碳化物组成。经1000℃长期时效100 h、500h、1000h和1500 h后,合金的γ’相尺寸随长期时效时间延长而增加,体积分数逐渐降低,晶界区域宽度增加。初生MC型碳化物逐渐转化为M6C型碳化物,二次析出的M6C型碳化物以不同形态分布于合金中,颗粒状M6C型碳化物沿晶界不连续析出,针状M6C型碳化物在枝晶干区域析出,菱形状及短棒状M6C型碳化物主要在枝晶间区域的共晶组织附近析出。随着长期时效时间的增加,合金的室温拉伸屈服强度降低。铸态合金在室温拉伸期间的主要变形机制为位错在基体中滑移并剪切γ’相,长期时效后,细小M6C型碳化物在γ/γ’相界面析出并形成大量位错网,滑移位错通过Orowan机制越过γ’相。M6C型碳化物为室温拉伸期间的主要裂纹源,晶界处M6C型碳化物的数量增加导致合金的断裂特征由穿晶断裂方式逐渐转变为沿晶断裂方式。合金在1000℃/160 MPa条件下的持久寿命随长期时效时间延长而逐渐降低。铸态合金持久期间的主要变形机制为位错在基体中滑移并攀移越过γ’相。随长期时效时间延长,γ/γ’相界面处的位错网宽度减小,变形机制逐渐转变为位错在基体中滑移并剪切γ’相。合金持久期间的裂纹主要在二次析出的颗粒状M6C型碳化物与γ’膜界面处萌生,并沿晶界扩展。合金表现为沿晶断裂方式。1%Hf16%W的合金具有最佳的组织稳定性。随着W含量的增加,针状及菱形状M6C型碳化物数量明显增加,同时增加了短棒状M6C型碳化物的析出倾向。随着Hf含量的增加,针状及菱形状M6C型碳化物的数量减小。W、Hf含量变化对合金的γ’相无明显影响。
刘雁焘[8]（2020）在《工艺参数对DZ22-X定向凝固铸件表面缺陷及微观组织的影响》文中认为涡轮叶片,是航空发动机中承载应力复杂、且循环服役在大温度范围区间的关键热端零部件。镍基高温合金具备优异的高温综合力学性能,是制作涡轮叶片的首选材料。随着航空事业的不断发展,涡轮叶片的服役极限温度及载荷复杂程度不断提高,定向凝固技术在制造镍基高温合金涡轮叶片领域的应用,成为目前涡轮叶片开发研究的关键。本文针对生产Hf含量较高的DZ22-X合金定向涡轮叶片时,极易出现的表面粘砂和微观组织缺陷两个问题,以使用高纯度电熔白刚玉（α-Al2O3≥99.74 wt.%）耐火材料制作的陶瓷模壳、利用快速凝固法（HRS）制备的DZ22-X合金定向凝固试棒作为研究对象,重点研究了定向凝固DZ22-X合金铸件表面粘砂缺陷的分布趋势,测定了合金/模壳间界面反应产物种类,观测分析了关键定向凝固工艺参数对合金/模壳间界面反应的抑制减弱作用,并分析了不同种类合金/模壳间界面反应的反应机理。此外,还观测讨论了关键定向凝固工艺参数对铸态微观组织的影响。研究结果如下:高纯Al2O3陶瓷模壳制备DZ22-X合金定向试棒表面粘砂缺陷沿定向凝固方向呈特征区域分布:试棒底部位置表面平滑且具有金属光泽,无粘砂缺陷;试棒的中间位置包覆着白色凸起粘砂缺陷;试棒的顶部位置在白色粘砂缺陷基础上又出现了不同程度粉红色新粘砂物质。通过SEM-EDS,XRD及XPS测定了试棒表面粘砂缺陷分为界面反应层及粘砂层,试棒中部与顶部特征区域界面反应层主要构成物质为合金/模壳间界面反应产物,分别是白色的HfO2与粉红色的Al1.98Cr0.02O3;粘砂层物质构成主要是试棒从陶瓷模壳剥离下来Al2O3。试验发现,降低模壳保温温度及提高抽拉速率,能够有效抑制和减弱粘砂缺陷形成。利用物质吉布斯自由能函数法进行界面化学反应热力学分析,生成HfO2的主导反应为合金熔体中的Hf元素与陶瓷模壳中的Al2O3发生置换反应。Al1.98Cr0.02O3为Cr2O3与陶瓷模壳中的Al2O3形成的无限固溶体,生成Cr2O3的主导反应为合金熔体中的Cr元素分别与CO及SiO气体发生氧化还原反应,而CO及SiO气体的生成主要与合金熔体中的C元素与陶瓷模壳中的SiO2与Al2O3发生高温化学反应相关,CO及SiO气体上浮富集在模壳顶部,导致粉红色的Al1.98Cr0.02O3出现在试棒顶部。定向凝固DZ22-X合金铸件微观组织受定向凝固工艺参数影响。降低模壳保温温度时,枝晶组织粗化,一次枝晶间距增大,二次枝晶间距无明显变化,γ’相尺寸变大、立方度下降,γ/γ’共晶组织含量增多。模壳保温温度过低时,会出现典型的定向凝固微观组织缺失。提高抽拉速率时,枝晶组织得到细化,一次、二次枝晶间距都有所降低,γ’相尺寸变小、立方度提高,γ/γ’共晶组织含量呈现先降低后增高的趋势。试验条件下,采用模壳保温温度1510℃/抽拉速率5 mm·min-1的工艺参数组合时,定向试棒表面无粘砂缺陷长度达113.68 mm,满足一般航空发动机定向涡轮叶片长度需求,且定向微观结构及相组成良好,保证了定向铸件的综合力学性能。
华涵钰,谢君,舒德龙,侯桂臣,盛乃成,于金江,崔传勇,孙晓峰,周亦胄[9]（2020）在《W含量对一种高W镍基高温合金显微组织的影响》文中研究表明通过OM、SEM和XRD对高W镍基高温合金进行组织观察与分析,研究了W含量对镍基高温合金凝固组织的影响规律。结果表明,当W含量为14%（质量分数,下同）时,镍基合金中无α-W相析出。当W含量高于16%时,合金凝固期间可析出α-W,并且随W含量提高,合金的晶粒尺寸由1.04 mm减小至0.17 mm,共晶含量由6%增至10%;W含量对在枝晶间/枝晶干内的γ’相尺寸及形态无明显影响。由于α-W的析出温度较高,在凝固期间首先析出,并在残余液相收缩作用下,α-W向液相核心处发生转移并长大;同时α-W可作为异质形核的核心,降低枝晶形核的临界形核功,使18%W合金获得较小的晶粒尺寸。此外,在不同取向枝晶汇聚生长的作用下,残余液相中Al、Ti等元素形成较高的浓度梯度而发生共晶转变,这是18%W合金中共晶含量较高的主要原因。
周同金[10]（2019）在《铸造高钨镍基高温模具合金组织及力学性能研究》文中研究指明钨含量高达10wt.%以上的铸造镍基高温合金,其γ′强化相的初熔温度达到1250℃以上,具有明显的W元素固溶强化效果,而且高温碳化物弥散强化作用充分,因此该类合金具有优异的高温组织稳定性、良好的高温强度和耐热持久性能等特点。由于合金的密度较大,应用于航空发动机叶片优势不明显,但适合地面高温工况应用。随着高温等温锻造成型技术的发展,对高温模具的需求愈发迫切,与钼基模具合金相比,高W镍基高温合金的成本低、适于高温氧化环境和能够制备大尺寸模具。但该类合金在1000～1100℃高温和长达1000小时的使用工况下会出现组织稳定性下降、高温性能明显不足和模具寿命相应缩短的问题。为优化高W镍基铸造高温合金的组织和性能,使其更加适合于高温模具的苛刻使用工况要求,本文开展了W、Mo元素含量对合金组织及性能的影响,合金的高温长时热暴露组织稳定性,高温下不同温度合金的拉伸变形行为和不同模拟工况条件下合金冷热疲劳行为的研究,为铸造高W镍基高温模具合金的成分、组织和性能优化奠定理论基础。本文主要内容和获得结论如下:通过W和Mo元素比例调整,制备了10种铸造Ni-11Co-3Cr-（10～17）W-（0～4）Mo-6Al-2Ti-2Ta-2Nb合金,研究发现17W-0Mo（wt.%）镍基合金铸态下存在α相,1100℃/70MPa的持久寿命为48.9h,而优化后14W-1Mo（wt.%）合金消除了α相,持久寿命达到145.3h,持久时间提升3倍,1100℃高温拉伸强度为460MPa,同时组织稳定性所有提高,经1100℃/1000h热暴露后未见针状M6C碳化物析出。高W镍基合金铸造组织中初生α-（W,Mo）相的析出在很大程度上取决于W和Mo比例。随着Mo/（W+Mo）比例增大,促进合金中棒状或块状α-（W,Mo）相沿（γ’+γ）共晶附近析出,同时抑制了枝晶状α相的析出,析出方式的不同可能与W、Mo元素在合金中偏析不同有关。合金在1100℃/70MPa条件下,二次裂纹主要沿脆性α-（W,Mo）相和基体相的界面处开裂并扩展,所以α-（W,Mo）相的析出对合金持久性能具有不利影响。经过1100℃/1000h热暴露时,α-（W,Mo）相逐渐转变为更硬的大块状M6C碳化物,弱化了合金组织稳定性,持久性能相应下降。通过对14W-1Mo（wt.%）镍基合金经过1000℃～1100℃/1000h热暴露,系统分析了热暴露后显微组织的演变规律,并研究了不同条件热暴露组织对1100℃/70MPa高温持久性能影响。随着热暴露温度的升高,γ’相出现粗化和聚集,经计算表明1000、1050和1100℃下的粗化速率系数（k）分别为5.72、7.40和8.71nm/s1/3。在热暴露过程中,合金中枝晶间析出颗粒状M6C碳化物,析出的颗粒M6C碳化物沿晶界及共晶相附近逐渐演化成链状结构。热暴露温度升高,持久性能有所下降,合金经1000℃/1000h热暴露后高温持久性能为94.8h,1100℃/1000h为49.3h。通过测定14W-1Mo（wt.%）镍基合金20℃～1100℃的拉伸性能,得出该合金性能比其他低W含量镍基铸造模具合金在1000～1100℃时拉伸强度高150～200MPa。在拉伸温度为1000℃时,大部分γ’相出现交滑移,合金的拉伸行为受交滑移机制控制,并在该温度下形成大量不同取向的高密度层错。拉伸温度高于1000℃时,在基体和沿γ/γ’界面处应变诱导析出富钨的纳米级别MC型碳化物颗粒。另外,由于W元素的加入,合金中γ/γ’错配度减小,降低了形核势垒,在基体中形成纳米级别γ’相。大量富钨纳米级别MC颗粒和细小γ’相的析出能够有效阻止位错运动,提升了合金的高温强度。对14W-1Mo（wt.%）镍基合金的上限温度为1100℃的冷热疲劳性能进行探究,并与K002和K403两种模具合金进行对比分析。14W-1Mo（wt.%）镍基合金光板状共晶体积比为15.5%,在冷热疲劳过程中共晶相能够稳定存在,有效阻碍裂纹的扩展。同时,在冷热疲劳过程中,合金中γ/γ′结合处析出μ相粒子,该粒子可钉扎位错,阻碍位错运动,合金的冷热疲劳性能最优。K002合金也具有葵花状共晶,体积比约为12.5%,组织稳定性良好,也具有优良的冷热疲劳性能。而K403合金由于共晶含量少,且碳化物不稳定,在冷热疲劳过程中发生转变,晶界处形成链状碳化物,裂纹沿碳化物开裂,导致冷热疲劳性能较前两种合金差。三种合金裂纹的萌生方式基本一致,均是由于碳化物与基体的热膨胀系数不同,合金在受温度交替变化时,易在基体和碳化物界面处产生裂纹孔洞,从而萌生裂纹。三种合金随着裂纹次数的增加,在合金表面形成均匀致密的氧化物保护膜导致裂纹扩展速率减缓,有利于冷热疲劳性能的提高。
二、我国低Cr高W系列铸造镍基高温合金的发展与应用（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、我国低Cr高W系列铸造镍基高温合金的发展与应用（论文提纲范文）
（1）基于多组元扩散多元节的CoNi基高温合金1000-1150℃组织稳定性与元素作用研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 引言 |
| 2 文献综述 |
| 2.1 γ'相强化钴基高温合金概述 |
| 2.1.1 高温合金的涵义和发展 |
| 2.1.2 传统钴基高温合金 |
| 2.1.3 γ'相强化钴基高温合金的发现与合金发展的挑战 |
| 2.1.4 γ'相强化钴基高温合金的化学成分特征 |
| 2.2 γ'相强化钴基高温合金的组织稳定性 |
| 2.2.1 γ'相溶解温度 |
| 2.2.2 γ/γ'两相组织稳定性 |
| 2.2.3 合金化元素的γ/γ'两相配分行为 |
| 2.2.4 γ/γ'点阵错配度 |
| 2.3 γ'相强化钴基高温合金的研究现状和发展趋势 |
| 2.3.1 合金体系的研究现状和发展趋势 |
| 2.3.2 合金设计方法的研究现状和发展趋势 |
| 2.4 材料基因工程技术 |
| 2.4.1 材料基因工程的基本内涵 |
| 2.4.2 高通量实验和扩散多元节 |
| 2.4.3 数据驱动和机器学习 |
| 3 研究方案 |
| 3.1 研究目的和内容 |
| 3.2 技术路线 |
| 3.3 研究方法 |
| 3.3.1 扩散多元节 |
| 3.3.2 热力学相图计算 |
| 3.3.3 合金制备 |
| 3.3.4 热处理 |
| 3.3.5 分析测试 |
| 3.3.6 显微组织定量表征 |
| 4 基于多组元扩散多元节的高通量实验方案设计和样品制备 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 多组元扩散多元节的设计方案以及与传统扩散多元节的区别 |
| 4.2.1 设计方案 |
| 4.2.2 与传统扩散多元节的区别 |
| 4.3 针对γ相形成元素的优化设计 |
| 4.3.1 针对组织稳定元素Ni的优化设计 |
| 4.3.2 针对抗氧化腐蚀元素Cr的优化设计 |
| 4.4 针对γ'相形成元素的优化设计 |
| 4.4.1 针对轻质金属元素Al的优化设计 |
| 4.4.2 针对力学性能强化元素Ti、Ta、Mo、Nb的优化设计 |
| 4.5 多组元扩散多元节的样品制备 |
| 5 γ相形成元素对多组元CoNi基高温合金1000℃组织稳定性的影响规律 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 实验结果 |
| 5.2.1 初始合金组织 |
| 5.2.2 扩散偶的长时热处理组织和成分分布 |
| 5.2.3 γ/γ'两相元素配分行为 |
| 5.3 分析与讨论 |
| 5.3.1 扩散偶的成分曲线 |
| 5.3.2 Ni、W和Cr对组织稳定性的影响 |
| 5.3.3 元素配分行为 |
| 5.3.4 研究方法的优势 |
| 5.4 本章小结 |
| 6 γ'相形成元素替代W对多组元CoNi基高温合金1000℃组织稳定性的影响规律 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 实验结果 |
| 6.2.1 初始合金组织 |
| 6.2.2 扩散偶的长时热处理组织和成分分布 |
| 6.3 分析与讨论 |
| 6.3.1 γ'相形成元素对组织稳定性的影响 |
| 6.3.2 γ'相成分变化 |
| 6.3.3 合金的轻量化和高强度设计 |
| 6.4 本章小结 |
| 7 基于机器学习的多组元CoNi基高温合金组织预测模型建立 |
| 7.1 引言 |
| 7.2 机器学习模型的建立 |
| 7.2.1 数据库的建立 |
| 7.2.2 分类模型的建立 |
| 7.2.3 回归模型的建立 |
| 7.3 预测模型的应用 |
| 7.4 分析与讨论 |
| 7.4.1 机器学习模型的可靠性 |
| 7.4.2 机器学习与相图计算对比 |
| 7.5 本章小结 |
| 8 Ni和Al/W比对多组元CoNi基高温合金1100-1150℃组织稳定性的影响规律和机制 |
| 8.1 引言 |
| 8.2 实验结果 |
| 8.2.1 热力学计算 |
| 8.2.2 相转变温度和合金密度 |
| 8.2.3 高温长时时效组织 |
| 8.2.4 元素配分行为 |
| 8.2.5 γ和γ'相纳米硬度 |
| 8.3 分析与讨论 |
| 8.3.1 Ni和Al/W比对γ'相溶解温度的影响 |
| 8.3.2 Ni和Al/W比对高温组织稳定性的影响 |
| 8.3.3 Ni和Al/W比对γ和γ'相纳米硬度的影响 |
| 8.4 本章小结 |
| 9 Cr和Al/W比对多组元CoNi基高温合金1000-1100℃组织稳定性和氧化性能的影响规律和机制 |
| 9.1 引言 |
| 9.2 实验结果 |
| 9.2.1 γ'相溶解温度和合金密度 |
| 9.2.2 高温长时时效组织 |
| 9.2.3 γ/γ'两相错配度和元素配分行为 |
| 9.2.4 氧化行为 |
| 9.2.5 氧化层结构与成分 |
| 9.2.6 γ'相纳米硬度 |
| 9.3 分析与讨论 |
| 9.3.1 Cr对元素配分行为的影响 |
| 9.3.2 γ/γ'两相错配度 |
| 9.3.3 组织稳定性 |
| 9.3.4 Cr和Al/W比对氧化性能和机制的影响 |
| 9.4 本章小结 |
| 10 结论 |
| 11 创新点 |
| 12 工作展望 |
| 参考文献 |
| 作者简历及在学研究成果 |
| 学位论文数据集 |
（2）温度/应力互作用与典型镍基高温合金组织稳定性关联研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| Abstract |
| 引言 |
| 1 文献综述 |
| 1.1 镍基高温合金服役过程中的组织与性能变化 |
| 1.1.1 强化相的演变及其对性能的影响 |
| 1.1.2 TCP相对力学性能的影响 |
| 1.1.3 组织特征对稳定性的影响 |
| 1.1.4 环境/载荷耦合对组织稳定性的影响 |
| 1.2 先进超超临界电站镍基高温合金组织稳定性 |
| 1.2.1 617合金及组织稳定性 |
| 1.2.2 740合金及组织稳定性 |
| 1.2.3 组织性能稳定性的关联分析 |
| 1.3 高合金化难变形高温合金组织稳定性 |
| 1.4 课题研究内容与思路 |
| 2 研究材料及方法 |
| 2.1 研究材料 |
| 2.2 研究方法 |
| 2.2.1 长期时效 |
| 2.2.2 高温扩散热处理 |
| 2.2.3 持久试验 |
| 2.2.4 热压缩 |
| 2.2.5 组织观察及分析 |
| 2.2.6 萃取相分析 |
| 3 等温时效对组织稳定性和性能的影响 |
| 3.1 组织性能演变规律 |
| 3.1.1 服役温度范围内时效组织和性能 |
| 3.1.2 超服役温度时效组织和性能 |
| 3.2 组织与性能关联性分析 |
| 3.2.1 组织与强度之间的关联性 |
| 3.2.2 组织与冲击性能之间的关联性 |
| 3.3 碳化物的稳定性及元素再分配 |
| 3.3.1 晶内碳化物的演变 |
| 3.3.2 组织演变过程中的元素再分配 |
| 3.4 本章小结 |
| 4 温度/应力互作用对组织稳定性影响 |
| 4.1 应力特征对组织演变的影响 |
| 4.2 服役温度范围内应力对组织的影响 |
| 4.3 超服役温度应力对组织的影响 |
| 4.4 温度/应力互作用对组织演变的影响规律 |
| 4.5 本章小结 |
| 5 组织特征对温度/应力互作用下组织稳定性影响 |
| 5.1 组织特征 |
| 5.2 750℃应力条件下组织演变规律 |
| 5.2.1 低γ'相617B合金组织演变 |
| 5.2.2 高γ'相740H合金组织演变 |
| 5.3 服役过程中的元素扩散及再分配 |
| 5.4 本章小结 |
| 6 析出相形貌特征对组织稳定性的影响 |
| 6.1 不同形貌特征γ'相稳定性 |
| 6.2 不同形貌特征η相稳定性 |
| 6.3 本章小结 |
| 7 高温对一次碳化物稳定性影响 |
| 7.1 一次碳化物/基体界面行为 |
| 7.1.1 铸态一次碳化物特征 |
| 7.1.2 高温扩散热处理对一次碳化物的影响 |
| 7.2 一次碳化物对裂纹扩展的影响 |
| 7.2.1 界面协调性差导致的开裂行为 |
| 7.2.2 一次碳化物变化对裂纹萌生影响 |
| 7.3 本章小结 |
| 8 结论 |
| 参考文献 |
| 作者简历及在学研究成果 |
| 学位论文数据集 |
（3）高钨高温合金富钨相的形成及影响研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 镍基铸造高温合金的发展 |
| 1.2 镍基铸造高温合金中的合金元素 |
| 1.2.1 镍基铸造高温合金中主元素的作用 |
| 1.2.2 镍基铸造高温合金中微量元素的作用 |
| 1.3 镍基铸造高温合金的熔炼 |
| 1.4 镍基铸造高温合金的力学行为 |
| 1.4.1 镍基高温合金的持久/蠕变行为 |
| 1.4.2 镍基铸造高温合金的拉伸行为 |
| 1.5 课题研究内容及研究意义 |
| 第2章 实验材料和方法 |
| 2.1 实验合金制备 |
| 2.1.1 合金成分 |
| 2.1.2 合金的熔炼过程 |
| 2.2 实验合金成分、组织结构及性能分析 |
| 2.2.1 成分分析 |
| 2.2.2 合金组织观察 |
| 2.2.3 合金典型析出相转变温度测定 |
| 2.2.4 合金持久性能测试 |
| 2.2.5 合金室温拉伸实验 |
| 第3章 成分调整对合金组织和性能的影响 |
| 3.1 铸态合金组织及成分 |
| 3.2 合金凝固路径及其铸态组织特征温度 |
| 3.3 富钨相在合金锭中的分布规律 |
| 3.4 成分调整对铸态合金组织和性能的影响 |
| 3.4.1 共晶及碳化物形成元素对合金组织和性能的影响 |
| 3.4.2 富钨相形成元素对合金组织和性能的影响 |
| 3.4.3 其他主元素对合金组织和性能的影响 |
| 3.5 分析讨论 |
| 第4章 制备工艺对合金组织和性能的影响 |
| 4.1 浇注温度组织和性能的影响 |
| 4.1.1 浇注温度对合金组织的影响 |
| 4.1.2 浇注温度对合金持久寿命的影响 |
| 4.2 冷却方式对合金组织和性能的影响 |
| 4.2.1 冷却方式对合金共晶形貌的影响 |
| 4.2.2 冷却方式对碳化物的影响 |
| 4.2.3 冷却方式对γ '的影响 |
| 4.2.4 冷却方式对合金元素偏析的影响 |
| 4.2.5 冷却方式对合金富钨相的影响 |
| 4.2.6 冷却方式对合金力学性能的影响 |
| 4.3 分析讨论 |
| 第5章 结论 |
| 参考文献 |
| 在学研究成果 |
| 致谢 |
（4）Al含量对一种高W铸造高温合金组织与持久性能的影响（论文提纲范文）
| 1 实验 |
| 2 实验结果 |
| 2.1 持久性能 |
| 2.2 持久试验测试前的合金组织 |
| 2.3 持久断后组织 |
| 3 分析与讨论 |
| 3.1 Al含量对K416合金显微组织的影响 |
| 3.2 Al含量对K416合金持久性能的影响 |
| 4 结论 |
（5）基于形核过冷度调控镍基高温合金凝固组织研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 形核理论基础及研究进展 |
| 1.2.1 形核过冷度 |
| 1.2.2 润湿性 |
| 1.2.3 异质形核理论模型 |
| 1.2.4 形核过冷度的影响因素 |
| 1.3 高温合金的发展 |
| 1.3.1 镍基高温合金的发展 |
| 1.3.2 镍基单晶高温合金的发展 |
| 1.4 高温合金熔模精密铸造技术 |
| 1.4.1 熔模精密铸造技术简介 |
| 1.4.2 合金熔体-陶瓷材料的界面反应与润湿性 |
| 1.5 定向凝固技术制备单晶高温合金 |
| 1.5.1 定向凝固技术理论基础和应用 |
| 1.5.2 单晶高温合金的常见组织缺陷 |
| 1.5.3 平台杂晶缺陷的形成机理与控制技术 |
| 1.6 细晶铸造技术制备等轴晶高温合金 |
| 1.6.1 细晶铸造技术 |
| 1.6.2 晶粒细化剂在高温合金中的应用 |
| 1.7 本文研究的背景与目的 |
| 第2章 合金成分对镍基高温合金临界形核过冷度和杂晶形成的影响 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 实验材料和方法 |
| 2.2.1 实验材料 |
| 2.2.2 临界形核过冷度测试实验 |
| 2.2.3 定向凝固实验 |
| 2.2.4 样品分析与组织观察 |
| 2.3 定向凝固过程的ProCAST数值模拟 |
| 2.3.1 定向凝固过程的温度场模拟 |
| 2.3.2 定向凝固过程的晶粒组织模拟 |
| 2.4 合金元素对临界形核过冷度的影响 |
| 2.5 平台尺寸对高温合金杂晶形成倾向性的影响 |
| 2.6 Ta和W对高温合金变截面平台杂晶形成的影响 |
| 2.6.1 Ta元素对变截面平台杂晶形成倾向性的影响 |
| 2.6.2 W元素对变截面平台杂晶形成倾向性的影响 |
| 2.6.3 Ta和W元素对变截面平台杂晶形成倾向性的影响分析 |
| 2.7 Re和Ru对高温合金变截面平台杂晶形成的影响 |
| 2.7.1 Re和Ru对变截面平台杂晶形成倾向性的影响 |
| 2.7.2 Re和Ru元素对变截面平台杂晶形成倾向性的影响分析 |
| 2.8 本章小结 |
| 第3章 陶瓷材料对镍基高温合金润湿性和杂晶形成的影响 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 实验材料与方法 |
| 3.2.1 实验材料 |
| 3.2.2 陶瓷基板与高温合金之间的润湿性实验 |
| 3.2.3 变截面平台定向凝固实验 |
| 3.3 陶瓷基板与高温合金之间的润湿性与界面反应 |
| 3.3.1 陶瓷材料对高温合金体系润湿性的影响 |
| 3.3.2 陶瓷基板与高温合金之间的界面反应 |
| 3.3.4 陶瓷基板与高温合金之间的反应润湿机制 |
| 3.3.5 陶瓷基板与高温合金之间的界面反应过程 |
| 3.4 陶瓷材料对高温合金杂晶形成倾向性的影响 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 变截面平台杂晶的形成机制和工艺调控研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 变截面平台杂晶的形成机制 |
| 4.2.1 枝晶熔断形成的杂晶 |
| 4.2.2 异质形核形成的杂晶 |
| 4.3 工艺条件对杂晶形成的影响 |
| 4.3.1 数值模拟物性参数和边界条件 |
| 4.3.2 模组排列方式对变截面平台杂晶形成的影响 |
| 4.3.3 型壳厚度对变截面平台杂晶形成的影响 |
| 4.3.4 抽拉速率对变截面平台杂晶形成的影响 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 高温合金异质形核晶粒细化研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 实验材料和方法 |
| 5.2.1 实验合金材料 |
| 5.2.2 细化剂的选择与制备 |
| 5.2.3 细化剂细晶铸造工艺 |
| 5.2.4 组织检测分析 |
| 5.3 WC粉末对高温合金晶粒细化研究 |
| 5.3.1 WC粉末对高温合金晶粒尺寸的影响 |
| 5.3.2 WC粉末对枝晶组织及析出相的影响 |
| 5.3.3 WC细化剂的细化机制 |
| 5.4 新型细化剂对高温合金晶粒细化研究 |
| 5.4.1 新型细化剂对高温合金晶粒尺寸的影响 |
| 5.4.2 新型细化剂对枝晶组织及析出相的影响 |
| 5.4.3 新型细化剂的细化机制 |
| 5.5 本章小结 |
| 第6章 全文结论 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 在读期间发表的学术论文与取得的其他研究成果 |
| 作者简介 |
（6）B、Al和Ti对K325合金组织和性能的影响（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 高温合金发展概况 |
| 1.2 铸造高温合金的发展和应用 |
| 1.3 高温合金中元素的作用和强化机制 |
| 1.3.1 高温合金中元素的作用 |
| 1.3.2 高温合金的强化机制 |
| 1.4 超超临界技术发展概述 |
| 1.5 超超临界燃煤机组用高温材料概述 |
| 1.5.1 超超临界机组用高温材料的发展 |
| 1.5.2 700℃超超临界燃煤机组关键部位选材 |
| 1.6 本文主要研究背景和内容 |
| 1.6.1 本文主要研究背景和意义 |
| 1.6.2 本文主要研究内容 |
| 第2章 B,Al和Ti对K325合金凝固组织的影响 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 实验材料与方法 |
| 2.2.1 实验材料 |
| 2.2.2 显微组织及定量分析 |
| 2.3 B对K325合金铸造组织及凝固行为的影响 |
| 2.3.1 B对合金铸造组织的影响 |
| 2.3.2 B对合金凝固行为的影响 |
| 2.4 Al和Ti对K325合金铸造组织及凝固行为的影响 |
| 2.5 分析讨论 |
| 2.5.1 凝固组织中的析出相 |
| 2.5.2 B元素对合金二次枝晶间距的影响 |
| 2.6 本章小结 |
| 第3章 B,Al和Ti对K325合金固溶组织及力学性能的影响 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 实验材料与方法 |
| 3.3 不同固溶处理制度对合金组织的影响 |
| 3.3.1 固溶处理温度对合金组织的影响 |
| 3.3.2 固溶保温时间对合金组织的影响 |
| 3.4 不同固溶处理制度对合金拉伸性能的影响 |
| 3.4.1 固溶处理温度对合金拉伸性能的影响 |
| 3.4.2 固溶处理时间对合金拉伸性能的影响 |
| 3.5 B对合金固溶组织及力学性能的影响 |
| 3.5.1 B元素对合金固溶组织的影响 |
| 3.5.2 B元素对合金拉伸性能的影响 |
| 3.5.3 B元素对合金持久性能的影响 |
| 3.6 Al和Ti元素对合金固溶组织及力学性能的影响 |
| 3.6.1 Al和Ti元素对合金固溶组织的影响 |
| 3.6.2 Al和Ti元素对合金拉伸性能的影响 |
| 3.7 分析讨论 |
| 3.8 本章小结 |
| 第4章 B,Al和Ti元素对K325合金长期时效组织稳定性及力学性能的影响 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 实验材料与方法 |
| 4.3 长期时效后合金的组织演化规律 |
| 4.3.1 热力学模拟结果 |
| 4.3.2 γ"相的演化规律 |
| 4.3.3 碳化物的演化规律 |
| 4.3.4 δ相的演化规律 |
| 4.4 B对K325合金长期时效后合金组织的影响规律 |
| 4.4.1 含B合金长期时效后组织的析出相及B元素的分布 |
| 4.4.2 B元素对γ"相演化规律的影响 |
| 4.4.3 B元素对晶界碳化物演化规律的影响 |
| 4.4.4 B元素对δ相演化规律的影响 |
| 4.5 Al和Ti元素对K325合金长期时效后合金组织的影响规律 |
| 4.5.1 Al和Ti在合金长期时效后组织中的分布 |
| 4.5.2 Al和Ti对γ"相演化规律的影响 |
| 4.5.3 Al和Ti对δ相演化规律的影响 |
| 4.5.4 Al和Ti对晶界碳化物演化规律的影响 |
| 4.6 B,Al和Ti元素对K325合金长期时效后力学性能的影响 |
| 4.6.1 B,Al和Ti对合金700℃拉伸性能的影响 |
| 4.6.2 B元素对合金700℃拉伸断裂特性的影响 |
| 4.6.3 B,Al和Ti对合金700℃拉伸变形机制的影响 |
| 4.7 分析讨论 |
| 4.7.1 δ相对晶界碳化物形貌的影响 |
| 4.7.2 Al和Ti元素对γ"相的作用规律 |
| 4.7.3 Al和Ti元素对δ相的影响 |
| 4.8 本章小结 |
| 第5章 结论 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 在读期间发表的学术论文与取得的其他研究成果 |
（7）长期时效对高W镍基合金组织与力学性能的影响（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 镍基高温合金 |
| 1.2 镍基高温合金的相组成 |
| 1.2.1 γ相 |
| 1.2.2 γ'相 |
| 1.2.3 TCP相 |
| 1.2.4 碳化物相 |
| 1.3 镍基高温合金中的合金元素及作用 |
| 1.3.1 Hf元素在镍基高温合金中的作用 |
| 1.3.2 W元素在镍基高温合金中的作用 |
| 1.3.3 其他元素在镍基高温合金中的作用 |
| 1.4 高温合金的拉伸行为与持久性能 |
| 1.4.1 拉伸行为 |
| 1.4.2 持久性能 |
| 1.5 高W镍基高温合金的发展现状 |
| 1.6 本课题的研究意义、目的及内容 |
| 第2章 实验材料与方法 |
| 2.1 实验材料 |
| 2.2 合金的组织形貌观察与分析 |
| 2.2.1 扫描电镜(SEM)观察 |
| 2.2.2 透射电镜(TEM)观察 |
| 2.2.3 X-ray衍射分析(XRD) |
| 2.2.4 电子探针分析(EPMA) |
| 2.2.5 差热分析(DTA) |
| 2.2.6 相体积分数定量分析 |
| 2.3 合金的力学性能测试 |
| 2.3.1 室温拉伸性能测试 |
| 2.3.2 持久性能测试 |
| 第3章 实验结果与分析 |
| 3.1 长期时效对高W合金组织的影响 |
| 3.1.1 合金的铸态组织分析 |
| 3.1.2 长期时效对合金γ'相的影响 |
| 3.1.3 长期时效过程中的碳化物演化 |
| 3.1.4 长期时效对合金元素偏析行为的影响 |
| 3.2 W、Hf含量对合金长期时效后组织的影响 |
| 3.2.1 W含量对合金γ'相的影响 |
| 3.2.2 W含量对合金中碳化物的影响 |
| 3.2.3 Hf含量对合金γ'相的影响 |
| 3.2.4 Hf含量对合金中碳化物的影响 |
| 3.3 长期时效对高W合金室温拉伸性能的影响 |
| 3.3.1 合金的室温拉伸性能 |
| 3.3.2 室温拉伸变形的微观机制 |
| 3.3.3 室温拉伸的断裂特征 |
| 3.3.4 长期时效对室温拉伸性能影响的理论分析 |
| 3.4 长期时效对高W合金持久性能的影响 |
| 3.4.1 合金的持久性能 |
| 3.4.2 持久变形的微观机制 |
| 3.4.3 持久的断裂特征 |
| 3.4.4 长期时效对持久性能影响的理论分析 |
| 第4章 结论 |
| 参考文献 |
| 在学研究成果 |
| 致谢 |
（8）工艺参数对DZ22-X定向凝固铸件表面缺陷及微观组织的影响（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 定向镍基高温合金的发展 |
| 1.2.1 定向镍基高温合金的微观结构组成 |
| 1.2.2 国内外定向镍基高温合金的发展历程 |
| 1.3 镍基高温合金熔模铸造及定向凝固技术 |
| 1.3.1 熔模铸造技术 |
| 1.3.2 镍基高温合金定向凝固原理 |
| 1.3.3 国内外镍基高温合金定向凝固研究进展 |
| 1.4 熔模铸造用陶瓷模壳研究现状 |
| 1.4.1 陶瓷模壳用耐火材料研究现状 |
| 1.4.2 陶瓷模壳用粘结剂研究现状 |
| 1.5 熔模铸造合金与模壳材料间相互作用研究现状 |
| 1.6 研究目的及内容 |
| 1.6.1 研究目的 |
| 1.6.2 研究内容 |
| 第二章 试验材料与方法 |
| 2.1 试验材料与设备 |
| 2.1.1 高温合金材料 |
| 2.1.2 蜡模材料 |
| 2.1.3 陶瓷模壳材料 |
| 2.1.4 试验分析材料 |
| 2.1.5 试验设备 |
| 2.2 试验步骤 |
| 2.2.1 蜡模组树 |
| 2.2.2 陶瓷模壳制备 |
| 2.2.3 界面反应及定向凝固试样制备 |
| 2.3 试验方法 |
| 2.3.1 陶瓷模壳材料微观形貌分析 |
| 2.3.2 合金/模壳界面微观形貌、化学成分及物相种类分析 |
| 2.3.3 定向凝固试样显微组织分析 |
| 第三章 DZ22-X高温合金与高纯Al_2O_3 陶瓷模壳的界面反应及粘砂缺陷 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 高纯Al_2O_3 陶瓷模壳面层分析 |
| 3.3 定向凝固试样宏观表面粘砂物分析 |
| 3.4 合金/模壳界面反应产物形态表征 |
| 3.5 合金/模壳界面反应产物XRD与 XPS分析 |
| 3.6 定向凝固工艺参数对界面反应及粘砂缺陷的影响 |
| 3.7 本章小结 |
| 第四章 DZ22-X高温合金与高纯Al_2O_3 陶瓷模壳的界面反应类型及热力学分析 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 化学反应热力学分析方法 |
| 4.3 反应产物为HfO_2 的界面反应热力学分析 |
| 4.4 反应产物为Al_(1.98)Cr0.0_2O_3 的界面反应热力学分析 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 定向凝固工艺参数对DZ22-X合金微观组织的影响 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 定向凝固参数对定向凝固DZ22-X合金铸态微观组织影响 |
| 5.2.1 定向凝固参数对定向凝固DZ22-X合金铸态枝晶形貌影响 |
| 5.2.2 定向凝固参数对定向凝固DZ22-X合金铸态枝晶间距影响 |
| 5.3 定向凝固参数对定向凝固DZ22-X合金铸态γ'相的影响 |
| 5.3.1 保温温度对定向凝固DZ22-X合金铸态γ'相的影响 |
| 5.3.2 抽拉速率对定向凝固DZ22-X合金铸态γ'相的影响 |
| 5.4 定向凝固参数对定向凝固DZ22-X合金铸态γ/γ'共晶组织的影响 |
| 5.4.1 保温温度对定向凝固DZ22-X合金铸态γ/γ'共晶组织的影响 |
| 5.4.2 抽拉速率对定向凝固DZ22-X合金铸态γ/γ'共晶组织的影响 |
| 5.5 本章小结 |
| 第六章 结论与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 创新与展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读硕士期间发表的论文 |
（9）W含量对一种高W镍基高温合金显微组织的影响（论文提纲范文）
| 1 实验方法 |
| 2 实验结果 |
| 2.1 W含量对合金相组成的影响 |
| 2.2 W含量对合金组织的影响 |
| 2.3 α-W的形态及分布特征 |
| 3 分析讨论 |
| 4 结论 |
（10）铸造高钨镍基高温模具合金组织及力学性能研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景目的及意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 等温锻造模具材料发展概述 |
| 1.2.2 铸造高温合金发展概况 |
| 1.3 铸造高温合金相组成 |
| 1.4 铸造高温合金相转变 |
| 1.4.1 高温合金热处理 |
| 1.4.2 高温合金组织稳定性 |
| 1.5 高温合金的力学行为研究 |
| 1.5.1 高温合金强化机理 |
| 1.5.2 冷热疲劳性能 |
| 1.6 本文主要研究内容 |
| 第2章 实验材料及研究方法 |
| 2.1 研究方案与技术路线 |
| 2.2 实验材料及成分优化 |
| 2.3 母合金熔炼及制备 |
| 2.4 化学测试分析 |
| 2.5 DSC测试 |
| 2.6 长时热暴露实验 |
| 2.7 组织观察 |
| 2.8 性能测试 |
| 2.9 热力学计算 |
| 第3章 不同W、Mo含量对合金组织及性能影响 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 合金优化 |
| 3.3 不同W、Mo含量合金铸态组织 |
| 3.3.1 不同W、Mo含量合金铸态组织形貌 |
| 3.3.2 异常相形成因素分析 |
| 3.4 不同 W、Mo 含量合金 1100℃/70MPa 高温持久性能 |
| 3.4.1 铸态合金持久性能 |
| 3.4.2 1100℃/1000h热暴露后持久性能 |
| 3.5 14W-1Mo(wt.%)镍基合金凝固行为分析 |
| 3.6 本章小结 |
| 第4章 14W-1Mo(wt.%)镍基合金长时热暴露组织稳定性 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 不同热暴露温度及时间γ′相演化 |
| 4.2.1 原始组织形貌特征 |
| 4.2.2 热暴露后γ′相演化 |
| 4.2.3 γ′相退化行为 |
| 4.3 不同热暴露条件碳化物转变 |
| 4.3.1 晶内碳化物转变 |
| 4.3.2 晶界碳化物转变 |
| 4.4 热暴露后持久性能及组织 |
| 4.4.1 热暴露后持久性能 |
| 4.4.2 持久断口形貌特征 |
| 4.4.3 位错组态形貌特征 |
| 4.4.4 热暴露对持久性能的影响 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 14W-1Mo(wt.%)镍基合金高温拉伸性能 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 高温拉伸性能 |
| 5.3 20~600℃拉伸组织特征 |
| 5.3.1 拉伸断口形貌特征 |
| 5.3.2 位错形貌特征 |
| 5.4 600~800℃拉伸组织特征 |
| 5.4.1 拉伸断口形貌特征 |
| 5.4.2 位错形貌特征 |
| 5.5 800~1100℃拉伸组织特征 |
| 5.5.1 断口组织形貌特征 |
| 5.5.2 位错形貌特征 |
| 5.6 不同拉伸温度变形机制分析 |
| 5.7 结论 |
| 第6章 14W-1Mo(wt.%)镍基合金冷热疲劳性能 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 14W-1Mo(wt.%)镍基合金20℃?1100℃冷热疲劳性能 |
| 6.3 冷热疲劳应力数值模拟分析 |
| 6.3.1 几何模型与网格划分 |
| 6.3.2 冷热循环温度参数 |
| 6.3.3 边界条件设置 |
| 6.3.4 14W-1Mo(wt.%)镍基合金冷热疲劳应力分析 |
| 6.4 裂纹萌生扩展特征分析 |
| 6.4.1 裂纹扩展形貌 |
| 6.4.2 裂纹萌生机制分析 |
| 6.4.3 裂纹扩展机制分析 |
| 6.4.4 冷热疲劳过程中氧化 |
| 6.5 不同参数对14W-1Mo(wt.%)镍基合金冷热疲劳性能影响 |
| 6.5.1 不同缺口半径对14W-1Mo(wt.%)镍基合金冷热疲劳性能影响 |
| 6.5.2 不同冷却条件对14W-1Mo(wt.%)镍基合金冷热疲劳性能影响 |
| 6.6 三种不同合金冷热疲劳组织性能对比 |
| 6.6.1 原始组织对比 |
| 6.6.2 不同合金冷热疲劳组织演化 |
| 6.6.3 三种合金组织特点对性能影响 |
| 6.7 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间发表的学术论文 |
| 致谢 |
| 个人简历 |
四、我国低Cr高W系列铸造镍基高温合金的发展与应用（论文参考文献）
- [1]基于多组元扩散多元节的CoNi基高温合金1000-1150℃组织稳定性与元素作用研究[D]. 李文道. 北京科技大学, 2021
- [2]温度/应力互作用与典型镍基高温合金组织稳定性关联研究[D]. 向雪梅. 北京科技大学, 2021(08)
- [3]高钨高温合金富钨相的形成及影响研究[D]. 朱玉平. 沈阳工业大学, 2021
- [4]Al含量对一种高W铸造高温合金组织与持久性能的影响[J]. 吴剑涛,袁晓飞,宋圣玉,陈兴福,李维. 稀有金属材料与工程, 2021(04)
- [5]基于形核过冷度调控镍基高温合金凝固组织研究[D]. 王海伟. 中国科学技术大学, 2021(09)
- [6]B、Al和Ti对K325合金组织和性能的影响[D]. 杨飞. 中国科学技术大学, 2021(06)
- [7]长期时效对高W镍基合金组织与力学性能的影响[D]. 陈茂凯. 沈阳工业大学, 2020
- [8]工艺参数对DZ22-X定向凝固铸件表面缺陷及微观组织的影响[D]. 刘雁焘. 江苏大学, 2020(02)
- [9]W含量对一种高W镍基高温合金显微组织的影响[J]. 华涵钰,谢君,舒德龙,侯桂臣,盛乃成,于金江,崔传勇,孙晓峰,周亦胄. 金属学报, 2020(02)
- [10]铸造高钨镍基高温模具合金组织及力学性能研究[D]. 周同金. 哈尔滨工业大学, 2019(01)