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先进高温结构材料重点实验室专刊序言
1
作者 戴圣龙 《航空材料学报》 北大核心 2025年第5期F0002-F0002,共1页
航空发动机被称为世界工业产品“王冠上的明珠”,其技术水平是衡量一个国家综合科技水平、科技工业基础实力和综合国力的重要标志,先进航空发动机研制的成功与否也可作为我国是否实现了从“制造大国”向“制造强国”转型的标志之一。航... 航空发动机被称为世界工业产品“王冠上的明珠”,其技术水平是衡量一个国家综合科技水平、科技工业基础实力和综合国力的重要标志,先进航空发动机研制的成功与否也可作为我国是否实现了从“制造大国”向“制造强国”转型的标志之一。航空发展史表明,材料科学每一次新的技术突破都给航空技术带来巨大的影响和推动。先进高温结构材料是航空航天发动机热端部件不可替代的关键材料,被誉为“先进发动机基石”,其性能和制备水平直接决定了发动机的推重比、效率与寿命等,也直接影响着我国在航空航天等战略领域的竞争优势。基于高温结构材料的战略需求,先进高温结构材料重点实验室应运而生。 展开更多
关键词 先进高温结构材料 航空发动机 材料科学
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金属陶瓷先进高温结构材料的应用及研究进展 被引量：9
2
作者 张勇 张国庆 +4 位作者 李周 王双喜 付书红 王涛 曾维虎 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第17期40-43,59,共5页
主要从应用角度综述了金属陶瓷高温结构材料在航空航天、加工制造和温度测量领域的研究进展,同时分析论述了金属陶瓷的制备原则及其在航空领域的发展趋势。提出金属陶瓷需要在两方面加强研究工作,一方面是开展提高材料断裂韧性方面的基... 主要从应用角度综述了金属陶瓷高温结构材料在航空航天、加工制造和温度测量领域的研究进展,同时分析论述了金属陶瓷的制备原则及其在航空领域的发展趋势。提出金属陶瓷需要在两方面加强研究工作,一方面是开展提高材料断裂韧性方面的基础理论研究,另一方面是注重制备工艺的改进创新。 展开更多
关键词 金属陶瓷 高温材料 应用
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航空航天先进结构材料技术现状及发展趋势 被引量：17
3
作者 张国庆 滕超逸 《航空材料学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第2期1-12,共12页
先进材料技术是航空航天高新装备的发展先导,是支撑现代工业的关键基础技术,渗透到国防建设、国民经济和社会生活等方方面面,已成为世界各国争相发展的技术高地和国防重点。本文梳理分析航空航天先进结构材料近年来的技术现状及发展趋势... 先进材料技术是航空航天高新装备的发展先导,是支撑现代工业的关键基础技术,渗透到国防建设、国民经济和社会生活等方方面面,已成为世界各国争相发展的技术高地和国防重点。本文梳理分析航空航天先进结构材料近年来的技术现状及发展趋势,在高性能高分子材料及其复合材料、高温与特种金属结构材料、轻质高强金属及其复合材料、先进结构陶瓷及其复合材料四方面进行重点阐释,明确我国航空航天结构材料的研发与生产仍面临着跟踪研仿多、自主创新少、技术封锁严重、技术瓶颈亟待突破等困境。同时,本文对航空航天结构材料未来研究和发展提出展望,点明建立“产-学-研-用”完整技术体系的重要性。 展开更多
关键词 结构材料 复合材料 高分子材料 高温合金 轻质高强金属 结构陶瓷
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V,Al对Nb-Si系超高温结构材料抗氧化性能的影响 被引量：3
4
作者 康永旺 曲士昱 +1 位作者 宋尽霞 韩雅芳 《航空材料学报》 EI CAS CSCD 2008年第5期6-10,共5页
采用真空非自耗电弧炉制备了Nb-22Ti-12Si三元以及三种不同V,Al含量的Nb-Ti-Si-V-Al五元Nb-Si合金,研究了四种合金铸态显微组织和1250℃的抗氧化性能。结果表明:V,Al的加入促进了反应Nb3Si→Nbss+Nb5Si3,使合金相组成由Nbss+Nb3Si转变成... 采用真空非自耗电弧炉制备了Nb-22Ti-12Si三元以及三种不同V,Al含量的Nb-Ti-Si-V-Al五元Nb-Si合金,研究了四种合金铸态显微组织和1250℃的抗氧化性能。结果表明:V,Al的加入促进了反应Nb3Si→Nbss+Nb5Si3,使合金相组成由Nbss+Nb3Si转变成为Nbss+Nb5Si3,从而增加了合金中Nbss相体积分数;合金的抗氧化性能随V,Al含量的增加而提高;V,Al的加入使合金氧化皮结构发生了转变,生成了较为致密的氧化皮,降低了合金的氧化速率,减少了合金氧化皮的剥落和金属氧化损失量。Nb-21.9Ti-11.9Si-4.4V-4.1Al经过1250℃/50h氧化后金属损失厚度仅为0.1mm。 展开更多
关键词 Nb-Si系合金 超高温结构材料 金属间化合物 显微组织 抗氧化性能
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高温氧化对粉末高温合金微观结构和疲劳性能影响研究
5
作者 张禄 余志伟 +4 位作者 陈阳 张磊成 江荣 田高峰 宋迎东 《推进技术》 EI CSCD 北大核心 2024年第1期185-200,共16页
为了探究涡轮盘用粉末高温合金表面氧化对其低周疲劳性能的影响,分别针对第三代镍基粉末高温合金的粗晶(Coarse grain,CG)和细晶(Fine grain,FG)材料开展氧化时间对其疲劳性能影响机理的研究。通过在700℃空气环境下开展不同时长的高温... 为了探究涡轮盘用粉末高温合金表面氧化对其低周疲劳性能的影响,分别针对第三代镍基粉末高温合金的粗晶(Coarse grain,CG)和细晶(Fine grain,FG)材料开展氧化时间对其疲劳性能影响机理的研究。通过在700℃空气环境下开展不同时长的高温预氧化实验和低周疲劳(Low-cycle fatigue,LCF)实验,使用SEM和EDS表征LCF断口、表面氧化层结构成分及其强化相形貌变化,揭示LCF裂纹萌生机理。实验结果表明,氧化层厚度随氧化时间而增加,氧元素以氧化侵入的形式进入基体;相同氧化时间下,CG抗氧化性能优于FG;疲劳裂纹萌生于氧化侵入和亚表面夹杂物等应力集中部位,在实验温度下LCF寿命受氧化作用和夹杂物共同影响;高温氧化作用下氧化层呈现分层结构,外层为NiO,中间层为含有Cr_(2)O_(3),TiO_(2)等复杂氧化物及尖晶石相(NiCr_(2)O_(4))的混合层,内层为Al_(2)O_(3);CG二次γ’相氧化后平均尺寸增加,FG二次γ’相平均尺寸没有明显的变化,但两种组织氧化后在晶界附近均观察到长条状的二次γ’相,表明高温氧化作用下晶界优先遭到破坏。 展开更多
关键词 涡轮盘 镍基粉末高温合金 低周疲劳寿命 高温氧化 强化相
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时效处理温度对一种第四代镍基单晶高温合金组织 与持久性能的影响
6
作者 李远 赵云松 +5 位作者 郭媛媛 张剑 杨振宇 郑帅 刘晨光 唐定中 《中国材料进展》 北大核心 2025年第6期561-567,共7页
为探究一次时效温度对一种第四代镍基单晶高温合金显微组织和高温持久性能的影响,使用高分辨率场发射扫描电镜和金相显微镜对合金热处理前后显微组织、高温持久断口形貌和断后剖面显微组织进行观察。结果表明:固溶处理可以使(γ+γ′)... 为探究一次时效温度对一种第四代镍基单晶高温合金显微组织和高温持久性能的影响,使用高分辨率场发射扫描电镜和金相显微镜对合金热处理前后显微组织、高温持久断口形貌和断后剖面显微组织进行观察。结果表明:固溶处理可以使(γ+γ′)共晶组织基本消除,合金元素的偏析程度明显减轻。一次时效处理改变γ′相尺寸与形貌,一次时效温度升高使枝晶干γ′相尺寸增加、立方度降低,γ基体通道宽度增加。随着一次时效温度升高,合金在1120℃/137 MPa条件下的持久寿命降低。合金持久性能与γ′相形貌尺寸、体积分数及γ基体通道宽度密切相关。尺寸合适且立方度高的γ′相对位错有较强阻碍作用,且位错在γ基体通道内滑移所需的Orowan应力与基体通道宽度呈反比。通过综合对比评估,确定了该合金最佳一次时效温度为1140℃。 展开更多
关键词 镍基单晶高温合金 时效处理 显微组织 高温持久性能 断口形貌
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IN6203DS镍基高温合金与Y_(2)O_(3)陶瓷型壳的界面反应行为研究
7
作者 董龙沛 徐辉 +4 位作者 赵云松 王振梼 甘有禄 王恩会 侯新梅 《耐火材料》 北大核心 2025年第2期99-104,共6页
为探究Y_(2)O_(3)陶瓷型壳应用于某型燃气轮机IN6203DS定向凝固镍基高温合金(以下简称“IN6203DS合金”)低压工作叶片制备的可行性,采用Y_(2)O_(3)粉作为陶瓷型壳的面层材料制备Y_(2)O_(3)陶瓷型壳,基于工业级精铸试验研究了IN6203DS合... 为探究Y_(2)O_(3)陶瓷型壳应用于某型燃气轮机IN6203DS定向凝固镍基高温合金(以下简称“IN6203DS合金”)低压工作叶片制备的可行性,采用Y_(2)O_(3)粉作为陶瓷型壳的面层材料制备Y_(2)O_(3)陶瓷型壳,基于工业级精铸试验研究了IN6203DS合金/Y_(2)O_(3)陶瓷型壳界面反应行为,明晰了合金熔体与陶瓷型壳间的相互作用机制。结果表明:IN6203DS合金/Y_(2)O_(3)陶瓷型壳界面反应的发生归结为物理渗透和化学反应的协同作用。反应后的IN6203DS合金表面有轻微黏砂,其界面反应层厚度约为4~8μm,包括外层的型壳混合部分扩散到界面的合金氧化物和内层的富Hf氧化物。反应后的型壳面层有剥落,其界面反应层厚度约10~20μm。因此,Y_(2)O 3陶瓷型壳可满足某型燃气轮机IN6203DS合金的研制需求。 展开更多
关键词 IN6203DS Y_(2)O_(3)陶瓷型壳 界面反应
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小角度晶界对二代镍基单晶高温合金高温蠕变行为的影响
8
作者 尹阔 李龙飞 +1 位作者 赵云松 冯强 《航空材料学报》 北大核心 2025年第5期112-122,共11页
以含不同晶界取向差的二代镍基单晶高温合金板状样品为研究对象,通过开展1100℃/137 MPa的高温蠕变断裂及中断实验,探究小角度晶界对合金高温蠕变行为的影响作用机制。结果表明:经标准热处理后,取向差为7°的GB-7合金小角度晶界处... 以含不同晶界取向差的二代镍基单晶高温合金板状样品为研究对象,通过开展1100℃/137 MPa的高温蠕变断裂及中断实验,探究小角度晶界对合金高温蠕变行为的影响作用机制。结果表明:经标准热处理后,取向差为7°的GB-7合金小角度晶界处析出细小的MC型碳化物,取向差为12°的GB-12合金小角度晶界处主要是块状的M_(6)C型碳化物。随着晶界取向差的增大,合金的高温蠕变寿命降低,GB-12合金的蠕变寿命仅为单晶合金的40%。进一步分析表明,GB-7合金和GB-12合金在高温蠕变过程中皆发生了小角度晶界迁移,但是GB-12合金的迁移距离低于GB-7合金。GB-12合金中块状M_(6)C型碳化物阻碍了小角度晶界迁移,导致晶界处产生应力集中。GB-12合金内部和表面的小角度晶界处易于萌生裂纹,导致其蠕变寿命显著降低。本研究可为后续提升合金高温蠕变中小角度晶界的容限提供指导和数据支持。 展开更多
关键词 镍基单晶高温合金 小角度晶界 高温蠕变 显微组织 晶界迁移
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铸态GH4730高温合金热变形中的动态再结晶预测研究
9
作者 王轶博 赵张龙 +4 位作者 李森 王涛 韦康 万志鹏 昝斌 《热加工工艺》 北大核心 2025年第2期113-119,共7页
采用Gleeble-3500热模拟试验机对GH4730合金进行了开坯热变形模拟压缩研究,选取的变形温度1060~1160℃、应变速率0.001~10 s-1。通过获得的应力-应变数据,分析了该合金的高温流变行为,基于合金热变形中的加工硬化、动态回复和动态再结... 采用Gleeble-3500热模拟试验机对GH4730合金进行了开坯热变形模拟压缩研究,选取的变形温度1060~1160℃、应变速率0.001~10 s-1。通过获得的应力-应变数据,分析了该合金的高温流变行为,基于合金热变形中的加工硬化、动态回复和动态再结晶软化平衡原理,建立了动态再结晶演化模型;并且建立了合金的动态再结晶体积分数模型。结果表明:Zener-Hollomo参数与峰值应变呈分段线性变化关系,而动态再结晶临界应变与峰值应变呈单一线性变化关系;随着应变的增加,动态再结晶百分数呈S形上升,较高的变形温度和较低的应变速率有利于动态再结晶发生。微观组织实验结果与建立模型预测结果吻合较好,这说明建立的模型可用于铸态GH4730合金热变形的工艺指导。 展开更多
关键词 GH4730高温合金 热变形行为 动态再结晶 微观组织
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第三代单晶高温合金DD9显微组织薄壁效应 被引量：2
10
作者 杨万鹏 李嘉荣 +5 位作者 刘世忠 赵金乾 王效光 杨亮 王锐 陈巧 《材料工程》 北大核心 2025年第1期55-64,共10页
采用光学显微镜、场发射扫描电子显微镜、电子探针仪研究第三代单晶高温合金DD9不同试样(双层壁超冷涡轮叶片、复合气冷涡轮叶片、精铸薄壁试样以及圆柱试棒)的显微组织及其薄壁效应。结果表明:四种试样的显微组织均存在差异。截面尺寸... 采用光学显微镜、场发射扫描电子显微镜、电子探针仪研究第三代单晶高温合金DD9不同试样(双层壁超冷涡轮叶片、复合气冷涡轮叶片、精铸薄壁试样以及圆柱试棒)的显微组织及其薄壁效应。结果表明:四种试样的显微组织均存在差异。截面尺寸相同时,DD9单晶涡轮叶片的铸态一次枝晶间距、γ′相尺寸及铸态与热处理态试样枝晶偏析均大于精铸薄壁试样;完全热处理后,截面尺寸相同的单晶涡轮叶片与精铸薄壁试样的γ′相尺寸相近。随截面尺寸减小,DD9合金薄壁试样铸态一次枝晶间距、铸态与热处理态γ′相尺寸及枝晶偏析均呈减小趋势。 展开更多
关键词 第三代单晶高温合金 DD9 涡轮叶片 截面尺寸 薄壁效应
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铌硅基超高温结构材料成形技术研究进展 被引量：3
11
作者 李明 康永旺 郭丰伟 《材料工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第11期58-67,共10页
铌硅基超高温结构材料被认为是一种有望打破传统镍基高温合金的使用温度极限的材料。但是,由于铌硅基合金本身的高熔点以及较低的塑韧性等,其制备成形的难度远高于现有的高温金属结构材料。本文主要着眼于铌硅基合金复杂制件的成形,综... 铌硅基超高温结构材料被认为是一种有望打破传统镍基高温合金的使用温度极限的材料。但是,由于铌硅基合金本身的高熔点以及较低的塑韧性等,其制备成形的难度远高于现有的高温金属结构材料。本文主要着眼于铌硅基合金复杂制件的成形,综述了铌硅基合金的熔炼技术、熔模精密铸造成形工艺技术、粉末成形工艺技术等方面的最新研究进展,并对铌硅基合金的成形技术中存在的问题进行了分析,在此基础上对其发展趋势进行了展望,认为铌硅基超高温结构材料成形技术仍然处于实验室研究阶段,需要继续在大尺寸母合金熔炼、超高温精密相关辅助技术、合金粉体制备三个方面开展深入研究。 展开更多
关键词 铌硅基合金 真空熔炼 精密铸造 粉末冶金
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渗铝涂层对DD6单晶高温合金疲劳性能的影响 被引量：1
12
作者 董建民 李嘉荣 +1 位作者 甄真 许振华 《材料工程》 北大核心 2025年第1期65-71,共7页
为研究渗铝涂层对DD6合金表面完整性和旋转弯曲高周疲劳性能的影响,采用化学气相沉积(CVD)方法在标准热处理的DD6合金疲劳试样上渗铝,采用扫描电镜(SEM)和能谱仪(EDS)分析了渗铝涂层后DD6合金试样横截面组织形貌及元素分布情况,然后分... 为研究渗铝涂层对DD6合金表面完整性和旋转弯曲高周疲劳性能的影响,采用化学气相沉积(CVD)方法在标准热处理的DD6合金疲劳试样上渗铝,采用扫描电镜(SEM)和能谱仪(EDS)分析了渗铝涂层后DD6合金试样横截面组织形貌及元素分布情况,然后分别测试未涂层和涂层后试样760℃与980℃的旋转弯曲高周疲劳性能。结果表明:渗铝涂层后试样表层区域主要分为内外两层,外层主要由β-NiAl相组成,内层为扩散层,含有较多固溶强化元素。渗铝涂层会略微降低合金760℃和980℃的旋转弯曲高周疲劳性能,但对高应力幅区的疲劳寿命影响较大,对低应力幅区的疲劳寿命影响较小。表面粗糙度差异、氧化损伤和元素互扩散等因素耦合作用是导致未涂层和涂层试样疲劳寿命差异的本质原因。 展开更多
关键词 DD6 渗铝涂层 疲劳 单晶高温合金
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镍基高温合金定向凝固过程数值模拟研究进展
13
作者 吴雨萌 佟海滨 +7 位作者 丁方政 张迈 于国瀚 李远 王尧 张剑 赵云松 姚志浩 《航空材料学报》 北大核心 2025年第5期44-60,共17页
镍基高温合金定向凝固工艺的优化对提升航空发动机热端铸件质量至关重要。传统工艺优化高度依赖经验试错法,而数值模拟技术正成为关键手段。本文系统综述镍基高温合金定向凝固过程数值模拟的最新研究进展,重点围绕温度场、流场与溶质传... 镍基高温合金定向凝固工艺的优化对提升航空发动机热端铸件质量至关重要。传统工艺优化高度依赖经验试错法,而数值模拟技术正成为关键手段。本文系统综述镍基高温合金定向凝固过程数值模拟的最新研究进展,重点围绕温度场、流场与溶质传输、应力应变场及微观组织(晶粒与枝晶)等多物理场的建模方法、模拟结果及其在工艺优化与缺陷(如杂晶、雀斑)控制中的应用展开讨论。总结当前研究成果发现,当前数值模拟研究仍存在不足之处:模型高度依赖近似边界条件;工艺窗口的精细化与全局优化能力不足;部分晶体组织缺陷及复杂缺陷交互作用的数值模拟仍不完善;高保真微观组织模拟计算资源消耗大等。针对这些挑战,考虑未来发展趋势将聚焦于深化与集成多物理场-跨尺度耦合模型,通过应用人工智能驱动的模拟与优化,提升多元合金凝固机理的精准表征能力,同时完善实验-模拟协同验证体系,加强原位表征技术与模拟的结合。通过上述方向的发展,数值模拟技术有望在实现复杂铸件精准控形控性及缺陷抑制中发挥核心作用。 展开更多
关键词 高温合金 数值模拟 定向凝固 工艺优化 多物理场 微观组织
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高温合金制备工艺精确定制:策略、方法与验证
14
作者 郑亮 张国庆 +2 位作者 张利冲 许文勇 李周 《航空材料学报》 北大核心 2025年第5期1-25,共25页
高温合金作为航空发动机及工业燃气轮机等重大装备的关键战略材料,其成分/工艺设计优化与过程控制始终是业界关注的核心问题。本工作聚焦高温合金及其部件研制与生产过程中的实际问题,识别制备流程中典型工艺的关键影响因素,综合运用同... 高温合金作为航空发动机及工业燃气轮机等重大装备的关键战略材料,其成分/工艺设计优化与过程控制始终是业界关注的核心问题。本工作聚焦高温合金及其部件研制与生产过程中的实际问题,识别制备流程中典型工艺的关键影响因素,综合运用同步辐射等先进表征技术和高通量实验等方法,设计并优化高温合金制备的关键工艺参数,为工艺技术水平、产品性能、合格率和研发效率提升以及成本降低提供支撑。以涉及液-固与固-固相变的高温合金制备工艺为例,研究母合金熔炼与重熔、气雾化制粉粒度/粒形协同控制、铸造凝固过程孔缺陷控制、粉末存储与除气降氧处理、粉末热等静压固结成形以及热处理等关键环节的精确定制策略与验证方法。同时,还探讨了与高温合金制备过程密切相关的关键辅助材料,如陶瓷耐火材料评价、等温锻造模具材料以及钎焊修复材料的优选使用条件。另外,在工艺定制研究过程中,揭示了若干值得关注的现象:(1)铸造和粉末合金中氧存在形式的影响;(2)合金初始组织状态对热等静压固结成形和热处理过程相变温度的影响;(3)铸造、粉末和增材制造合金、钎焊修复用材料和陶瓷耐火材料中反常相和缺陷的形成与控制等。上述研究为高温合金制备工艺参数的优化定制及工艺过程的精确控制奠定理论基础,并为工业化应用提供可行的实践技术路径。 展开更多
关键词 高温合金 制备工艺定制 粉末冶金 铸造 增材制造 钎焊 辅助材料 高通量实验 同步辐射 氧存在形式 反常相 缺陷
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一种耐腐蚀单晶高温合金不同温度的蠕变性能
15
作者 史振学 陈卉 +1 位作者 王效光 刘世忠 《航空材料学报》 北大核心 2025年第5期123-130,共8页
研究一种耐腐蚀单晶高温合金在760℃/800 MPa、980℃/250 MPa和1120℃/130 MPa条件下的蠕变性能,采用扫描电镜和透射电镜分析蠕变断裂组织、断口特征和位错形貌。结果表明:合金在760℃/800 MPa、980℃/250 MPa和1120℃/130 MPa条件下具... 研究一种耐腐蚀单晶高温合金在760℃/800 MPa、980℃/250 MPa和1120℃/130 MPa条件下的蠕变性能,采用扫描电镜和透射电镜分析蠕变断裂组织、断口特征和位错形貌。结果表明:合金在760℃/800 MPa、980℃/250 MPa和1120℃/130 MPa条件下具有良好的蠕变性能,合金的蠕变曲线表现出基本相同的三阶段蠕变特征,随着温度升高和应力降低,蠕变初始阶段和加速阶段的寿命占比都缩短,而蠕变稳态阶段寿命占比增加。与980℃/250 MPa和1120℃/130 MPa相比,在760℃/800 MPa条件下起始阶段的蠕变速率较大。在760℃/800 MPa条件下,合金γ′相基本保持立方化形态,基体通道中形成的位错缠结和切割γ′相形成的层错对合金进行强化,合金蠕变断裂形貌为类解理和韧窝混合断裂。在980℃/250 MPa和1120℃/130 MPa条件下,合金发生明显的筏排化,γ′相和γ基体完成拓扑反转;γ/γ′相界面上形成了高密度的位错网对合金进行强化,未形成层错,蠕变后期位错切入γ′相,蠕变断裂形貌为韧窝断裂。在1120℃/130 MPa条件下,蠕变过程中析出少量的片状σ相,合金具有良好的组织稳定性。 展开更多
关键词 单晶高温合金 蠕变性能 组织演化 断裂特征 位错形貌
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Hf对K4222高温合金组织和高温持久性能的影响
16
作者 胡聘聘 王佳月 +2 位作者 李妍佳 李文道 肖程波 《航空材料学报》 北大核心 2025年第4期67-76,共10页
针对Hf元素合金化改善K4222铸造镍基高温合金高温力学性能,研究添加质量分数为0.72%和1.5%Hf对合金组织与高温持久性能的影响。研究结果表明,Hf元素添加增加合金中MC碳化物含量,同时也会促进(Ni_(5)Hf+γ)共晶组织形成。热处理后,因M_(2... 针对Hf元素合金化改善K4222铸造镍基高温合金高温力学性能,研究添加质量分数为0.72%和1.5%Hf对合金组织与高温持久性能的影响。研究结果表明,Hf元素添加增加合金中MC碳化物含量,同时也会促进(Ni_(5)Hf+γ)共晶组织形成。热处理后,因M_(23)C_(6)碳化物高温溶解以及MC碳化物发生退化,造成各合金碳化物含量总体降低,且共晶组织基本消除。但是,添加1.5%Hf合金仍残余少量Ni5Hf相。同时,Hf元素添加能够极大提高合金持久寿命,与0%Hf合金相比,Hf元素添加0.72%和1.5%时,合金在899℃/172 MPa条件下持久寿命分别提高101.4%和211.2%。提高Hf含量一定程度降低K4222合金持久塑性,但0.72%Hf合金的塑性仍保持较好水平。进一步分析表明,Hf元素的添加能够改变碳化物形貌,提高晶界强度,减少碳化物开裂和沿晶裂纹的产生,从而提高合金高温蠕变强度。 展开更多
关键词 高温合金 HF 组织 高温持久性能 合金元素作用
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P对定向凝固高温合金DZ125组织和性能的影响
17
作者 宋尽霞 姜驰航 +4 位作者 康永旺 肖程波 蒋立武 李明 戴圣龙 《航空材料学报》 北大核心 2025年第5期142-149,共8页
定向凝固高温合金DZ125在航空发动机上广泛用作涡轮叶片,本工作研究微量元素P对DZ125合金微观组织、力学性能和裂纹倾向性的影响。结果表明:P元素在DZ125合金中主要偏聚在晶界处,对合金中γ′、γ+γ′共晶、碳化物等影响很小。当P含量... 定向凝固高温合金DZ125在航空发动机上广泛用作涡轮叶片,本工作研究微量元素P对DZ125合金微观组织、力学性能和裂纹倾向性的影响。结果表明:P元素在DZ125合金中主要偏聚在晶界处,对合金中γ′、γ+γ′共晶、碳化物等影响很小。当P含量达到0.008%(质量分数,下同)时,铸态合金在枝晶间形成了富P相,热处理后富P相回溶消失;当P含量不超过0.0039%时,P对DZ125合金的室温拉伸性能及980℃/235MPa持久寿命没有明显影响,但对760℃/805 MPa持久寿命有明显影响,P含量为0.0039%的合金760℃/805MPa持久寿命相较于P含量为0.0013%的合金下降了37%,这是由于较高含量的P元素在晶界偏聚导致晶界弱化所致。当P含量达到0.011%时,DZ125合金空心涡轮叶片在定向凝固过程中出现了明显的沿晶裂纹。DZ125合金裂纹倾向性增加的主要原因是过量的P在晶界富集,并析出富P相,导致晶界弱化和裂纹萌生。 展开更多
关键词 P元素 DZ125合金 微观组织 力学性能 裂纹倾向性
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热处理冷却方式对FGH96粉末高温合金组织和力学性能的影响
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作者 汪煜 刘玉峰 +4 位作者 周磊 王明礼 宋晓俊 孔令伟 郑亮 《航空材料学报》 北大核心 2025年第4期77-84,共8页
热处理是决定粉末高温合金构件性能最重要的热工艺过程,FGH96合金是当前应用最广泛的镍基粉末高温合金。本工作研究固溶热处理后全过程风冷淬火和风冷+油冷组合淬火两种冷却方式对FGH96合金环件毛坯显微组织和力学性能的影响。结果表明... 热处理是决定粉末高温合金构件性能最重要的热工艺过程,FGH96合金是当前应用最广泛的镍基粉末高温合金。本工作研究固溶热处理后全过程风冷淬火和风冷+油冷组合淬火两种冷却方式对FGH96合金环件毛坯显微组织和力学性能的影响。结果表明:采用两种冷却方式淬火后FGH96合金环件毛坯晶粒度相当,为6.5~7级。采用全过程风冷淬火的环件毛坯二次γ′相尺寸分布较为均匀,而风冷+油冷组合淬火的环件毛坯由于内侧冷却速率较低,因此二次γ′相尺寸较外侧更为粗大且含量较低。淬火后期,采用全过程风冷淬火的冷却速率低于风冷+油冷组合淬火方式,晶界处析出尺寸介于二次和三次γ′相之间的细小γ′相,晶界强化,抗拉强度提高,断后伸长率降低,68 h高温蠕变塑性伸长率也较低。由于全过程风冷淬火时环件毛坯各处冷却速率更为均匀,因此表面残余应力较低且分布更均匀,这更有利于增强环件零件加工过程的尺寸稳定性。 展开更多
关键词 粉末高温合金 冷却方式 显微组织 力学性能 残余应力
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航空发动机高温合金铸件精密成形研究进展
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作者 张攀 汪东红 +7 位作者 肖程波 周乐尧 雷四雄 郑行 谭庆彪 夏小江 黄震 孙宝德 《航空制造技术》 北大核心 2025年第18期162-172,共11页
航空发动机叶片、涡轮后机匣、导向器等高温合金铸件是航空发动机的关键核心部件。即使在材料成分完全已知的条件下,仍然难以制造出尺寸完全合格的铸件,成为我国航空发动机高温合金铸件自主研制中的难题。其中,熔模铸造是高温合金复杂... 航空发动机叶片、涡轮后机匣、导向器等高温合金铸件是航空发动机的关键核心部件。即使在材料成分完全已知的条件下,仍然难以制造出尺寸完全合格的铸件,成为我国航空发动机高温合金铸件自主研制中的难题。其中,熔模铸造是高温合金复杂铸件的主要成形方法。本文全面综述了高温合金熔模铸造技术的发展,分析了熔模铸造工艺流程中存在的缩松和尺寸精度不佳等铸造缺陷问题,介绍了国内外航空发动机高温合金铸件熔模铸造快速成形的研究情况,归纳总结了国内外航空发动机高温合金铸件智能铸造的研究现状,并对航空发动机高温合金铸件精密成形技术的发展方向提出展望。 展开更多
关键词 航空发动机 高温合金 熔模铸造 尺寸精度 铸造缺陷 智能铸造
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基于响应面法的GH738高温合金热变形工艺参数优化
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作者 王攀智 卢熠 +3 位作者 龚忠兴 吴永安 张华 王涛 《航空材料学报》 北大核心 2025年第4期85-96,共12页
基于GH738高温合金变形温度和应变速率分别在980~1100℃和0.001~0.1 s^(-1)范围的热压缩实验,计算变形激活能Q、温度补偿应变因子lnZ、功率耗散效率η和失稳因子ξ(ε),建立以热变形工艺参数为输入变量,Q、lnZ、η和ξ(ε)为输出目标的... 基于GH738高温合金变形温度和应变速率分别在980~1100℃和0.001~0.1 s^(-1)范围的热压缩实验,计算变形激活能Q、温度补偿应变因子lnZ、功率耗散效率η和失稳因子ξ(ε),建立以热变形工艺参数为输入变量,Q、lnZ、η和ξ(ε)为输出目标的响应面模型,实现合金热变形工艺参数优化。结果表明:合金流动应力对热变形工艺参数非常敏感,热变形工艺参数对Q、lnZ、η和ξ(ε)影响较大,建立的响应面模型具有较高预测精度,其平均绝对相对误差分别为0.494%、0.564%、0.919%和13.484%。基于低Q和lnZ以及高η和ξ(ε)的多目标优化,获得的最佳变形工艺参数窗口为变形温度和应变速率分别在1092~1100℃和0.001~0.0056 s^(-1),通过微观组织观察证实该多目标优化结果的正确性。 展开更多
关键词 GH738高温合金 热变形行为 响应面法 工艺参数优化
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