Al、Ti元素對Inconel718合金組織和性能影響的研究.pdf_第1頁
已閱讀1頁,還剩97頁未讀, 繼續(xù)免費閱讀

下載本文檔

版權說明:本文檔由用戶提供并上傳,收益歸屬內容提供方,若內容存在侵權,請進行舉報或認領

文檔簡介

1、Inconel718合金是以DO22結構的γ″相和LI2結構的γ′相強化的鎳鐵基合金,具有良好的高溫綜合力學性能、高溫耐蝕性、高溫抗氧化性能以及加工性能,在航空、石油和核能等領域有廣泛的應用。然而,該合金在高于650℃以上溫度長時間使用時,其主要強化相γ″相會粗化并向δ相轉變,導致合金力學性能惡化,限制了其進一步的應用。Al、Ti元素是強化相γ′相的最主要形成元素,對Inconel718合金的組織穩(wěn)定性和力學性能有重要影響。因含較高Ti

2、含量將使高溫合金中γ′相變得不穩(wěn)定,容易產生有害η相析出。本論文結合熱力學軟件計算結果,在降低Ti含量至0.5 wt%的基礎上,Al含量從0.35 wt%提高至1.19 wt%,設計了三種不同Al/Ti原子比的改型Inconel718合金。利用光學顯微鏡(OM)、X射線衍射儀(XRD)、差示掃描量熱儀(DSC)、掃描電鏡(SEM)及其附帶能譜儀(EDS)等多種測試手段,研究了 Al、Ti元素含量對鑄態(tài)、熱處理狀態(tài)下改型Inconel71

3、8合金的微觀組織和第二相的析出行為的影響,通過硬度測試和高溫氧化性實驗研究了Al、Ti元素含量對合金的性能影響。
  JMatPro熱力學計算結果表明,650℃時Inconel718合金的平衡析出相主要為δ、γ′、MC、M23C6相,此外還存在σ、η和α-Cr相。在Al+Ti=1~4 at%和Al/Ti原子比=0.125~8計算范圍內,當Al/Ti原子比一定時,隨著合金中Al+Ti的總量增長,σ相的析出摩爾分數幾乎線性增加,η相摩

4、爾分數也增大。在Al+Ti含量一定的條件下,隨著Al/Ti原子比的升高,σ相的平衡態(tài)摩爾百分數略微降低,η相析出摩爾分數大幅降低;Al/Ti原子比的提高均延長了σ、η相的孕育期,降低TTT曲線的"鼻尖"溫度。在Al+Ti含量一定時,隨著Al/Ti原子比值升高γ′相的摩爾分數先迅速增加,達到最高值后略微下降。隨著Al+Ti含量的提高,γ′相摩爾分數的最高值由2.18%提高到19.77%。增加Al+Ti含量和Al/Ti原子比值都會降低合金中

5、δ相析出量和γ/γ′的晶格錯配度ε。在保持Al、Ti元素含量不變的條件下,增加Nb含量明顯加劇了Inconel718合金中σ相和δ相的析出,但不會明顯改變γ′相的摩爾分數或γ/γ′相錯配度。
  在熱力學計算基礎上設計的三種合金的主要平衡析出相主要為γ′、δ、σ、MC、M23C6及α-Cr相。在 Inconel718合金和合金Ⅰ中均出現η相,而在合金Ⅱ和合金Ⅲ中的析出受到抑制,在600~1000℃計算溫度區(qū)間內均不存在η相。在65

6、0℃時,隨著Al/Ti原子比的提高,γ′相的質量分數由4.94%(合金Ⅰ)增加到13.5%(合金Ⅲ),同時δ相的質量分數由14.3%(合金Ⅰ)降低到10.7%(合金Ⅲ),而σ和α-Cr相的數量稍有增加。實驗合金Ⅰ到Ⅲ,γ′相的開始析出溫度由832.8℃提高到914.4℃,而δ相的開始析出溫度由1044.5℃降低至1005.8℃。隨著合金Al/Ti原子比和Al+Ti量增加,實驗合金的抗拉強度、屈服強度和顯微硬度均降低。
  Inco

7、nel718改型合金的鑄態(tài)組織均呈典型樹枝狀結構,枝晶間組織主要由含有細小γ′相沉淀的黑色γ相+白色Laves相的共晶組織和少量孤立的M(C, N)相構成。隨著Al/Ti原子比的增加,共晶Laves相形態(tài)由塊狀向篩網狀轉變,枝晶間組織中含有細小γ′相沉淀的黑色共晶γ相的數量明顯增加,Laves相周圍的針狀的一次δ相和枝晶間γ″相析出減少。Al/Ti原子比的變化并不改變Inconel718合金的凝固次序。隨著Al/Ti原子比的提高,Inc

8、onel718合金的液相線溫度由1363.5℃(合金Ⅰ)降低至1358.7℃(合金Ⅲ),而Laves相初熔溫度和MC相固溶溫度變化不超過1.4℃。隨著Al/Ti原子比值提高,正偏析元素Nb、Ti和Mo的偏析程度明顯減輕。三種鑄態(tài) Inconel718改型合金的硬度隨著 Al/Ti原子比提高而增加,合金Ⅲ硬度值達到了345HV,比Inconel718合金硬度提高了23.7%。
  標準熱處理態(tài)的改型 Inconel718合金中均在晶

9、界處觀察到δ相,晶內析出了納米尺寸的γ″+γ′強化相。隨著Al/Ti原子比提高,晶界處δ相數量減少,形態(tài)由片狀或棒狀連續(xù)分布轉變?yōu)轭w粒狀斷續(xù)分布。隨著 Al/Ti原子比從0.98增加至4.3,標準熱處理態(tài)改型合金的硬度值由444.3HV降低至423.0HV。經760℃時效100h后,合金Ⅰ和Ⅱ中分離析出的球形γ′和盤片狀γ″相已經長大粗化,γ″相長大粗化至120-250nm;而 Al/Ti原子比達到4.3的合金Ⅲ中強化相以γ″+γ′"包

10、覆組織"形態(tài)析出,尺寸保持在30~60nm左右,大幅提高了組織穩(wěn)定性。高溫長期時效處理后,三種改型合金的硬度值較標準熱處理態(tài)合金均下降,Al/Ti原子比為4.3的Inconel718合金獲得了較原型Inconel718更高的硬化效應,硬度值下降最少,降幅為28.6%。
  標準熱處理態(tài)的實驗合金在750℃、850℃條件下的氧化動力學曲線都遵循拋物線規(guī)律。隨著 Al/Ti原子比的增加,合金的平均氧化速率降低,氧化抗力增加。表面氧化膜

溫馨提示

  • 1. 本站所有資源如無特殊說明,都需要本地電腦安裝OFFICE2007和PDF閱讀器。圖紙軟件為CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.壓縮文件請下載最新的WinRAR軟件解壓。
  • 2. 本站的文檔不包含任何第三方提供的附件圖紙等,如果需要附件,請聯系上傳者。文件的所有權益歸上傳用戶所有。
  • 3. 本站RAR壓縮包中若帶圖紙,網頁內容里面會有圖紙預覽,若沒有圖紙預覽就沒有圖紙。
  • 4. 未經權益所有人同意不得將文件中的內容挪作商業(yè)或盈利用途。
  • 5. 眾賞文庫僅提供信息存儲空間,僅對用戶上傳內容的表現方式做保護處理,對用戶上傳分享的文檔內容本身不做任何修改或編輯,并不能對任何下載內容負責。
  • 6. 下載文件中如有侵權或不適當內容,請與我們聯系,我們立即糾正。
  • 7. 本站不保證下載資源的準確性、安全性和完整性, 同時也不承擔用戶因使用這些下載資源對自己和他人造成任何形式的傷害或損失。

評論

0/150

提交評論