高温合金开发

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S对铸造高温合金K417G凝固行为的影响

杨亚倩, 邢炜伟, 丁磊磊, 马颖澈

摘要（177）

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PDF （5277KB）（230）

在1340~1230 ℃采用等温凝固实验，研究了w［S］分别为0. 0001%、0. 0018%和0. 0037%对K417G合金凝固特性的影响。结果表明，S降低合金的固相线温度，扩大固液两相区，当w［S］从0. 0001%增加到0. 0037%时，合金的固相线温度由 1255 ℃降低至 1245 ℃。在凝固过程中 S元素偏析于液相，并在终凝区析出 Y相，且 S促进 Al、Cr元素在固液界面处的富集。在相同等温温度下，S元素对MC碳化物和γ+γ΄共晶的析出温度与形貌无明显影响，但S含量的增加促使MC碳化物、γ+γ΄共晶和Y相数量的增加，且Y相的析出温度从1230 ℃提升至1240 ℃。

2024, 45 (2): 30-38. DOI:10.20057/j.1003-8620.2023-00217

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高温形变参数对4J32超因瓦合金组织演变的影响

王玉, 姚瑶, 田玉新

摘要（143）

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PDF （2870KB）（186）

使用热模拟压缩试验仪器，设置 850～1150 ℃不同应变温度和 0. 1～10 s ^-1应变速率等热变形参数进行试验，通过金相显微镜、热模拟试验等设备对合金进行组织形貌表征，结合热模拟压缩试验应力应变曲线及合金组织形貌进行分析，系统性研究4J32超因瓦合金（Fe-32Ni-4Co）在850～1150 ℃高温热变形行为及组织形貌演变过程。研究发现，4J32超因瓦合金在900 ℃以下热变形过程不发生动态再结晶，且合金中存在大量的变形晶粒组织。当热变形温度大于 1050 ℃时，合金开始发生动态再结晶，且应变速率越快其动态再结晶程度越高。研究结果表明，超因瓦合金最优的热变形温度＞1100 ℃，应变速率为10 s ^-1。

2024, 45 (2): 96-100. DOI:10.20057/j.1003-8620.2023-00136

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镍基高温合金U720Li在750 ℃不同氧化阶段的恒温氧化行为

秦墨周, 赵广迪, 武金江, 赵媛媛, 王国安

摘要（186）

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PDF （6883KB）（98）

航空发动机涡轮盘服役温度的不断升高，对材料的抗氧化性能提出了更严苛的要求。U720Li合金是一种具有较高承温能力的涡轮盘用镍基高温合金，其长期服役温度高达750 ℃。阐明该合金在服役温度下的氧化行为，对延长涡轮盘的服役寿命具有重要意义。本文采用静态增重法测定了锻态U720Li合金在750 ℃的氧化动力学曲线，用XRD、SEM-EDS等手段分析了不同氧化阶段的氧化膜形貌、结构及元素分布。结果表明，U720Li合金在其服役温度下具有优异的抗氧化性能，在750 ℃的恒温氧化动力学曲线大致遵循立方规律，达到了完全抗氧化级别。分析认为，U720Li合金在氧化初期生成了疏松的γ-Cr ₂O ₃，随着氧化的进行，γ-Cr ₂O ₃层不断剥落，氧化膜变得更加连续致密并形成复杂多层结构，且在氧化膜附近基体内形成γ´贫化层。在稳定氧化阶段，氧化膜更加连续致密并形成规整的双层结构，包括致密的α-Cr ₂O ₃外氧化层和α-Al ₂O ₃内氧化层。连续致密的α-Cr ₂O ₃和α-Al ₂O ₃层的形成能够有效阻止氧的内扩散及合金元素的外扩散，保障了U720Li合金的优异抗氧化性能。

2024, 45 (1): 12-17. DOI:10.20057/j.1003-8620.2023-00093

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IN718镍基高温合金熔体脱氮和TiN析出热力学研究

罗小雨, 郭靖, 郭汉杰, 李泽友

摘要（193）

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PDF （1007KB）（278）

低氮含量可控制TiN夹杂物生成，从而提高镍基高温合金冶金质量和综合性能。通过比较镍基和铁基金属液中标准吉布斯自由能和合金元素对N、Ti活度相互作用系数的差别，指出镍基和铁基中两套不同的热力学数据，二者不能混用。以目前已有的镍基高温合金的热力学参数建立了IN718合金脱氮热力学模型，得出在满足其他冶炼条件的前提下，适当降低温度和提高真空度以降低氮气分压是降低合金液中氮含量的直接手段，以及不同合金元素加入对脱氮的影响不同。同时，建立TiN析出的热力学模型以及偏析模型，计算结果得出，在IN718的生产温度1 450 ℃条件下，控制合金液中的w［N］在43.69×10 ^-6以下，凝固过程中溶质元素N、Ti在液相中富集TiN析出，计算析出温度为1 468 K，此时固相分率f _s为0.829。若要控制固相分率f _s分别在90％或95％以上才会析出TiN夹杂物，w［N］需分别控制在25.00×10 ^-6和15.00×10 ^-6以下。

2024, 45 (1): 33-41. DOI:10.20057/j.1003-8620.2023-00113

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高温均匀化对GH4710镍基合金组织及性能的影响

高首磊, 徐晓卫, 张宏, 王立

摘要（200）

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对真空感应+真空自耗双联工艺冶炼的GH4710镍基合金铸锭进行两段式高温均匀化热处理，采用金相显微镜观察了热处理前后铸锭的微观组织和晶粒尺寸，利用扫描电镜、电子探针对热处理前后铸锭中合金元素的分布及含量进行测定，计算了铸锭不同部位各种元素的偏析指数。研究结果表明，采取（1 150±10）℃×30 h -（1 200±10）℃×50 h的二段式热处理工艺，有效消除了GH4710镍基合金铸锭组织中的共晶相，降低了铸锭成分偏析，显著提高锻造棒材的力学性能。在980 ℃，120 N/mm ²的试验条件下，持久性能达到了126、134 h，较铸锭未均匀化生产的53、74 h，提高了一倍左右，持久延伸率也提高了50%以上。

2024, 45 (1): 87-93. DOI:10.20057/j.1003-8620.2022-00206

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Nb在变形高温合金中的作用

王志刚, 王立, 曹政

摘要（1209）

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PDF （1680KB）（432）

以载入《中国高温合金手册（2012年版）》的经过国家验收、鉴定或批量生产的变形高温合金为主要研究对象，通过大量的文献调研，总结了Nb在变形高温合金中的作用。总结表明，在高温合金中，Nb既是主要的固溶强化元素，又是主要的沉淀强化元素。在固溶强化型高温合金中，Nb主要形成NbC、Z-（Ni _0.04Cr _0.83Fe _0.13） _1.9（W _0.15Mo _0.09 Nb _0.76） _3.3 N等相，显著提高合金的蠕变强度，降低蠕变速率，同时能保证合金良好的焊接工艺性能；在沉淀强化型高温合金中，主要形成γ′-Ni ₃（Al，Ti）相、γ″-Ni ₃ Nb相、δ-Ni ₃ Nb相、ε-Ni ₃（Nb，Ti）相、Laves-（FeCoNi） _1.84（NbTiSi）相等，通过控制析出相尺寸、形貌和分布的变化来获得良好的综合性能。目前有接近30%的变形高温合金均采用Nb元素进行强化，现代高温合金材料的发展已经离不开Nb元素。

2023, 44 (6): 1-7. DOI:10.20057/j.1003-8620.2022-00241

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Inconel 783合金Φ508 mm自耗锭组织分析

曹政, 伍伟, 王志刚, 王立, 王倩, 张晓磊

摘要（199）

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PDF （5042KB）（289）

以大冶特钢VIM+VAR工艺生产的Inconel 783合金508 mm自耗锭为研究对象，采用光学显微镜、SEM、XRD、DSC等手段分析自耗锭的组织情况。结果表明：自耗锭锭冠可分为两个等轴晶区和两个柱状晶区，锭冠的缩孔深度大约为70 mm；自耗锭表层50～100 μm厚度区域内有大量的β相析出，自耗锭中心部位的平均枝晶间距大约为131 μm，中心部位有大量的白色富Nb的枝晶间相，枝晶间相的固溶温度点在1 189.6～1 209.7 ℃；自耗锭基体为典型的面心立方结构，晶格常数为0.356 9 nm，自耗锭的熔点温度在1 356.8～1 399.6 ℃。

2023, 44 (6): 96-100. DOI:10.20057/j.1003-8620.2022-00209

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N08120镍基合金厚板生产全流程Z相析出规律研究

刘煜, 徐文亮

摘要（157）

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PDF （8587KB）（95）

针对N08120镍基合金厚板的生产全流程，利用金相显微镜、扫描电镜和Thermo-Calc软件，分析了各工序材料内部析出规律，结果表明：N08120镍基合金厚板中的主要析出类型为Z相，且伴有弥散的MX型析出相，二者沿轧制方向呈条带状分布。除此之外，在生产过程中，钢锭和锻坯中还分别发现有σ相和M ₂₃C ₆的析出，以及MX向Z相的过渡态。分析可知，模铸过程钢锭内部散热慢，有利于NbN向Z相的转变，钢锭表面在模冷过程中长期在中低温停留，发现有σ相析出。而锻坯和钢板变形后均为空冷，主要析出相类型为Z相和MX相。在固溶热处理后，钢板内析出相种类和分布未发生明显变化，表明Z相和MX相析出速率快，热稳定性高。

2023, 44 (5): 83-89. DOI:10.20057/j.1003-8620.2023-00096

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镍基高温合金的熔炼工艺研究进展

杨浩, 王方军, 李采, 吴畏

摘要（3235）

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PDF （1789KB）（1445）

镍基高温合金的熔炼方法是合金质量的决定性因素，真空感应熔炼可有效控制合金锭中O、N、H等气体及有害杂质元素含量，精确控制合金成分。在此基础上，对合金进行重熔（电渣重熔及真空自耗重熔），可进一步降低合金中S、P等有害杂质含量，消除成分偏析及缩孔等缺陷，对凝固组织进行优化调控，从而实现大规格高质量合金锭的熔炼。本文综述了镍基高温合金的熔炼工艺进展，重点介绍了真空感应熔炼、电渣重熔、真空自耗重熔等常用熔炼技术的原理和特点，论述了“真空感应熔炼+保护气氛电渣重熔”、“真空感应熔炼+真空自耗重熔”双联工艺，以及“真空感应熔炼+保护气氛电渣重熔+真空自耗重熔”三联工艺在镍基高温合金熔炼方面的研究进展，并对镍基高温合金熔炼工艺的选择和发展方向提出建议。

2023, 44 (3): 1-9. DOI:10.20057/j.1003-8620.2022-00200

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GH2132合金2t 电渣锭重熔工艺改进

崔利民, 王忠鑫, 罗保帅, 张欢欢

摘要（1624）

PDF （1196KB）（298）

GH2132合金（1.90%～2.30%Ti）重熔过程中Ti烧损量大（Δ[Ti]0.37%～0.57%）,重熔中、后期钢中Ti含量仅为1.83%～1.89%。通过采用（%）CaF ₂:Al ₂O ₃:CaO:TiO ₂=75:15:5:5渣系替代原CaF270%+Al ₂O ₃30%渣系,控制渣中不稳定氧化物（SiO ₂+FeO）≤0.6%、冶炼过程熔速控制从原6.1～6.3 kg/min降至5.3～5.6 kg/min等工艺措施,电渣锭各部位的Ti含量为2.06%～2.21%,Ti烧损量Δ[Ti]降至0.19%～0.34%。电渣锭锻造开坯后取样对夹杂物进行检验,发现通过工艺调整后夹杂物也有明显改善效果,D类细系夹杂物控制在0.5级以下,符合供货要求。

2022, 43 (3): 43-46.

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固溶处理对GH2036合金组织和硬度的影响

王立, 王志刚, 牛建科, 冯程程, 杨娥, 陈刚

摘要（167）

PDF （1234KB）（461）

利用光学显微镜、扫描电镜、布氏硬度仪等研究了GH2036合金Φ150 mm棒材在1120~1240 ℃固溶处理的组织演化和硬度变化规律。研究表明，GH2036合金锻后空冷锻材组织中主要存在富Cr和Nb-V两种类型的碳化物，在1220 ℃固溶处理后碳化物大部分回溶，晶粒尺寸基本均匀。合金HB硬度值随热处理温度的升高而降低，但在1160~1200 ℃处理时，硬度随温度的升高，HB硬度值由185升至193，这主要与碳化物大幅度向基体回溶有关。

2021, 42 (6): 61-64.

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固溶-时效处理对GH2696合金的组织及硬度的影响

侯少林, 于腾, 宋彬, 齐超, 王飞

摘要（172）

PDF （927KB）（268）

研究了时效硬化型GH2696合金在不同热处理工艺下的微观组织演变及硬化行为。结果表明，随着固溶温度提高，GH2696合金基体的过饱和度增加。经1100 ℃ 2 h固溶的GH2696合金γ′相在780 ℃ 16 h时效处理时析出，导致硬度显著提高。650 ℃ 16 h低温时效处理起到补充时效硬化的作用，其HBW硬度值为350。

2021, 42 (6): 77-79.

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N08800铁镍基合金热变形行为及组织演变

李莎, 赵振铎, 王贵平

摘要（221）

PDF （1078KB）（471）

在Gleeble-3800热模拟机上采用等温压缩实验研究了N08800铁镍基合金(/% ：0.015C，20.8Cr， 31.2Ni，0.42Al，0.35Ti)的高温压缩变形行为。获得合金在温度为1150~1280℃、应变速率为1~20 S ^-1 条件下的真应力-真应变曲线。通过线性回归得到N08800合金的高温材料常数α为0.0092，n为4.34，热变形激活能Q为432780J/mol，建立了N08800合金的热变形峰值本构模型。结果表明，N08800合金在热压缩变形过程中，高温低应变速率下，动态再结晶容易发生，其合适的热加工参数为1200~1250℃、应变速率1~10 s^-1。生产实践表明，N08800合金1150℃初轧，粗轧道次压下率30%～35%,终轧1000℃时5~6mm热轧卷边部质量良好。

2021, 42 (5): 16-20.

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GH4169合金δ相析出与溶解行为研究

白亚冠, 李红梅, 韩秀栋, 聂义宏, 寇金凤

摘要（259）

PDF （1523KB）（330）

研究了1050 °C 1 h固溶处理的GH4I69合金在800～980°C时效处理过程中δ相的析出行为以及900 °C 20 h预析出处理后的合金在980 ~ 1040°C固溶处理时的δ相溶解规律。研究表明,δ相的析出峰温度约为900°C ,δ相优先在晶界或率晶界析出,δ相由颗粒状长大成短棒状乃至长针状，晶内δ相由γ" 相转化而来。δ相长大方式与温度存在关系。δ相在不低于980 T的固溶处理过程中优先从δ相的交界处溶解断开，并由长针状转变为短棒状和颗粒状。晶界长针状δ相会更快的溶解，形成短棒状或颗粒状。≥ 1020 °C固溶处理可使得δ相完全溶解。

2021, 42 (5): 21-25.

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GH2907 合金 VIM + VAR 3 t 钢锭 1190℃均质化过程中Nb和Si的扩散行为

王志刚, 文嘉利, 杨贵新, 郑振宇, 廖凯, 韩光炜

摘要（129）

PDF （934KB）（350）

利用光学显微镜、扫描电镜等研究了 GH2907（0.02C，38.20Ni，13.92Co，4.92Nb，1.60Ti，0.32Si）合金Φ508 mm 3 t钢锭Nb和Si在1190℃的扩散规律。研究表明，GH2907合金Φ508 mm钢锭的枝晶间距大约110μm，Nb和Si在1190℃的表观扩散系数分别为D=（0.704±0.041）× 10 ^-14 m ²/s，和D=（1.870±0.511）×10 ^-14m ²/s。理论计算表明，1190 ℃Nb扩散44.8～50.3 h，Si扩散14.0～24.5 h可使其残余偏析指数δ _i达到0.02。

2021, 42 (4): 17-19.