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首页GH105合金元素偏析研究与均匀化工艺优化
"GH105合金铸锭元素偏析和均匀化工艺的研究" GH105合金是一种在航空航天和高温工业领域广泛应用的镍基超级合金,其成分的均匀性对于材料性能至关重要。本文主要探讨了GH105合金在铸造过程中出现的元素偏析现象及其后续的均匀化处理工艺。 在GH105合金铸锭的制造过程中,微观组织分析揭示了钛(Ti)和钼(Mo)两种元素存在严重的偏析。元素偏析会导致合金内部的化学成分不均匀,这可能影响到合金的机械性能、耐腐蚀性和热稳定性。因此,解决偏析问题对于提高合金的整体质量和服役性能至关重要。 研究中采用了两段式扩散退火的均匀化工艺来改善元素偏析情况。这种工艺通过分阶段进行高温退火,使合金中的元素有足够的时间扩散,从而达到成分的均匀化。实验结果显示,此方法有效地降低了Ti和Mo的偏析程度,提升了合金的组织均匀性。 此外,研究者还基于均匀化扩散动力学方程对工艺进行了理论评价。通过对扩散动力学方程的计算,得出的结果与实验数据吻合良好,证明了该方程在预测和评估GH105合金的均匀化工艺方面具有实用性。然而,残余偏析指数模型在描述均匀化过程时存在一定的误差,这提示未来的研究需要改进或开发更精确的模型来量化和预测元素的均匀化进程。 关键词:GH105合金,微观组织,元素偏析,均匀化,扩散退火,镍基超级合金 分类号:TG132.3+2(金属材料科学),TG146.1+5(金属热处理) 这项研究对理解GH105合金的偏析行为以及优化其均匀化处理提供了重要的理论基础和技术支持,有助于提升镍基超级合金的制造水平,确保其在高要求应用中的可靠性和稳定性。
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第
31
卷第
6
期
2009
年
6
月
北京科技大学学报
Vol.31
No.6
Jun.
2009
Journal
of
University'of
Science
and
Technology
Beijing
GHI05
合金铸链元素偏析和均匀化工艺
梅声另1)
郑
磊1)
蒙肇拭
2)
张麦仓1)
董建新1)
1)北京科技大学材料科学与工程学院,北京
100083
2)
钢铁研究总院高温材料研究所,北京
100081
摘 要
利用微观组织分析手段研究了
GHI05
合金铸链和均匀化后合金的显微组织和元素偏析情况,并从理论上对均匀化
工艺进行了评价.结果表明:合金中偏析程度严重的元素为
Ti
和
Mo;
采用两段式扩散退火的均匀化工艺,可有效降低元素偏
析程度;均匀化扩散动力学方程的计算结果与实验结果基本符合,在预测和评价
GHI05
合金均匀化工艺上是可行的,但残余
偏析指数模型表征均匀化过程存在一定误差
关键词
GHI05
合金;组织;偏析;均匀化
分类号
TG
132.3
+
2;
TG
146.1
+ 5
Microsegregation
and
homogenization
of
GHI05
superalloy
ingots
MEI
Sheng-yong
1
)
,
ZHENG
Lei
1
)
,
MENG
Zhao-bin
纱
,
ZHANG
Mai-cang
1
)
,
DONG
Jian-xin
1)
1) School
of
Materials Science and
Engineerir
毡,
University
of
Science and Technology Beijing, Beijing 100083, China
2) High Temperature Materials Research Institute
, Central lron
and
Steel Research Institute, Beijing 100081, China
ABSTRACT
Microsegregation
and
homogenization of superalloy
GHI05
ingots
were
studied
by
optical microscope,
scanning
electron
microscopy
and
EDAX.
The
results
show
that
the
severe
segregated
elements
are
Ti
and
Mo
,
and
the
segregation
degree
can
be
re-
duced
by
a
tw
任
stage
heat-treatment
of
homogenization.
The
homogenization process can
be
effectively
predicted
by
the
homogenizing
equation
,
which
agrees
with
experimental
results
as a
whole
, while
there
are
some
errors
between
experimental
results
and
those
pre-
dicted
by
the
residual
segregation
parameter
model
KEY
WORDS
GHI05
superalloy;
microstructure;
segregation;
homogenization
GH105
合金采用
Al
、
Ti
时效强化和
Mo
固溶强
化,在
754~950
oC
具有良好的抗蠕变性能和抗氧化
性能[1]主要应用于各种型号航空发动机以及地面
燃机
[2].
GH105
合金在航空发动机上用作低压涡
轮一级工作叶片、高温螺栓和闪光对焊圈等高温关
键部件,使用品种多并且用量较大
[3]
该合金的合
金化程度高,其
Al
、
Ti
质量分数之和大于
6%
,并含
有较高的Co(1
8%
~
22
%)和
Mo
( 4 . 5 %
~
5 . 5 % ) ,
因而元素偏析较为严重.目前该合金在国内还处于
小批量试制阶段,对铸态组织、元素偏析和均匀化工
艺等尚需开展更深入的研究.本文研究
GH105
合
金铸态的组织状态和元素偏析规律,同时对经两段
式扩散退火工艺均匀化的组织改善和偏析消除程度
进行分析,并从理论上对均匀化工艺进行评价.
收稿日期:
2008-06-20
基金项目
z
国家自然科学基金资助项目
(No.
50831008)
1
实验
实验材料为经真空感应和真空白耗双联工艺冶
炼的
GH105
合金
cþ250mm
铸链,合金成分如表
1
所
示.在铸链边缘、铸键半径的1/
2
处
(R/2
试样)以
及铸链中心位置分别取样,进行铸态组织、元素偏析
和均匀化退火工艺研究.仿照
GH4169
合金,均匀
化工艺采用相近类型高温合金的两段式扩散退火工
艺,退火工艺如图
1
所示.
借助于热力学软件
Thermal-Calc
及
Ni
基数据
库计算了
GH105
合金的热力学平衡相图,分析了各
相的析出规律;采用光学显微镜、扫描电子显微镜对
铸键均匀化前后的组织进行分析,测量枝晶间距,观
察析出相的大小、数量和分布,并用能谱分析仪测量
作者简介:梅声勇(1
984
一)
,男,硕士研究生;张麦仓(1
967-)
,男,副教授,硕士生导师,
E-mail: mczhang9@mater.ustb.edu.cn
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