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GH4169G合金元素偏析与均匀化研究

作 者: 杨国良
导 师: 李晓桥;孙文儒
学 校: 沈阳大学
专 业: 材料加工工程
关键词: GH4169G合金 元素偏析 氦冷真空自耗重熔 均匀化
分类号: TG115
类 型: 硕士论文
年 份: 2011年
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内容摘要


GH4169合金具有优异的综合性能,广泛应用于航空、航天、石油领域,产量居变形合金首位。在GH4169合金基础上,经P、B微合金化而发展的GH4169G合金显著提高原合金的使用寿命与蠕变性能,而对其它性能无显著影响。GH4169G合金中P、B都有较大的偏析倾向,且强偏析元素Nb含量较高。氦冷真空自耗重熔工艺在扩大工业生产锭型、降低合金偏析或成分均匀性不变提高生产效率方面具有很大优势。工程应用中不少锭型均匀化不完全,甚至含有残留Laves相。为此本文作了以下研究:GH4169G合金Φ120mm自耗锭中组织、元素偏析状况;不同氦气冷却强度对GH4169合金Φ508mm自耗锭影响;Φ120 mm自耗锭均匀化制度。Φ120mm自耗铸锭中Laves相中的P含量自锭边缘到心部不断增加,其它元素在各部位基本不变。Ti在枝晶间含量最高,在铸锭中从边缘到心部不断增加;枝晶间Mo元素在心部最高,其它元素在各处相当。枝晶轴元素含量在各位置相当。铸态下P富集于Laves相,B富集于两种相,一种为碳化铌,另一种是熔点在1130℃-1140℃之间的新相。在1150℃保温45min新相初熔,P可以更多地进入硼化物初熔相。Φ120mm铸锭均匀化制度为1120℃×15h+1160℃×5h+1190℃×50h,AC。910℃保温δ相析出时间受材料的变形储蓄能及铸锭尺寸影响;随铸锭偏析程度改善,δ相析出状况依次经历:长针簇状分布、棒状聚集到最后粒状均匀析出。自耗锭表面质量较差,疏松、夹杂物较多。柱状晶区枝晶斜向上生长,枝晶间区域分布较为均匀。心部枝晶生长方向性消失,枝晶间簇状聚集严重,析出相量最多也最不均匀。氦冷真空自耗可改善铸锭熔池形状;高氦气冷却铸锭细晶区增大、等轴晶区减少且各晶区晶粒细化,各晶区一次枝晶间距均降低,二次枝晶间距降低更明显;高氦冷铸锭枝晶间析出相较低氦冷铸锭明显降低。高低氦冷两铸锭中均存在疏松,但低氦冷铸锭更严重,熔炼过程工艺参数应作相应调整。

全文目录


摘要  5-6
Abstract  6-8
目录  8-11
1 绪论  11-23
  1.1 合金元素的作用  12-16
    1.1.1 铌的研究  12-13
    1.1.2 磷的研究  13-15
    1.1.3 硼的研究  15-16
    1.1.4 磷与硼之间的交互作用  16
  1.2 析出相  16-17
  1.3 He冷真空自耗熔炼  17-18
  1.4 热处理  18-19
    1.4.1 均匀化处理  18
    1.4.2 固溶处理  18-19
    1.4.3 时效处理  19
  1.5 力学性能  19-20
  1.6 本研究的意义和主要内容  20-23
2 GH4169G合金Φ120mm铸锭偏析研究  23-35
  2.1 实验材料及方法  23
  2.2 低倍组织  23-24
  2.3 铸锭组织  24-28
    2.3.1 铸锭边缘组织  24-27
    2.3.2 铸锭R/2处组织  27-28
    2.3.3 铸锭心部组织  28
  2.4 成分偏析  28-33
    2.4.1 元素分布  28-30
    2.4.2 元素定量  30-32
    2.4.3 铸锭偏析  32-33
  2.5 富B新相  33-34
  2.6 本章小结  34-35
3 氦气冷却强度对GH4169合金Φ508mm自耗锭组织的影响  35-53
  3.1 实验方法  35-36
  3.2 低倍组织  36
  3.3 表面缺陷  36-37
  3.4 枝晶组织  37-42
    3.4.1 一次枝晶组织  37-39
    3.4.2 体视显微组织  39-41
    3.4.3 二次枝晶组织  41-42
  3.5 铸锭缺陷  42-49
    3.5.1 横向缺陷分析  42-45
    3.5.2 纵向缺陷比较  45-49
  3.6 枝晶间析出相  49-51
  3.7 本章小结  51-53
4 GH4169G合金Φ120mm铸锭均匀化研究  53-69
  4.1 实验方法  53-54
  4.2 富B相固溶处理  54-60
    4.2.1 测定富B相熔点  54-56
    4.2.2 初熔相分析  56-58
    4.2.3 低熔点富B相均匀化时间  58-60
  4.3 Laves相固溶处理  60-61
  4.4 高温Nb扩散  61-68
    4.4.1 验证Nb偏析方法  61-66
    4.4.2 Nb高温扩散时间  66-68
  4.5 本章小结  68-69
5 结论  69-71
参考文献  71-77
在学期间研究成果  77-79
致谢  79

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中图分类: > 工业技术 > 金属学与金属工艺 > 金属学与热处理 > 金属学(物理冶金) > 金属的分析试验(金属材料试验)
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