铸态2A14合金均匀化热处理工艺优化与组织演变

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作者 林泊宇 孟云鹏 +4 位作者 李霞 张华 王利飞 张强 樊建锋 《热加工工艺》 北大核心 2025年第2期85-90,96,共7页

研究了不同均匀化热处理工艺对铸态2A14铝合金微观组织的影响,并优化其均匀化热处理工艺。结果表明:铸态2A14铝合金中存在大量非平衡凝固共晶体,其中,低熔点非平衡共晶相为Al2Cu相。铸态2A14铝合金的DSC曲线显示仅有一个吸热峰,吸热峰... 研究了不同均匀化热处理工艺对铸态2A14铝合金微观组织的影响,并优化其均匀化热处理工艺。结果表明:铸态2A14铝合金中存在大量非平衡凝固共晶体,其中,低熔点非平衡共晶相为Al2Cu相。铸态2A14铝合金的DSC曲线显示仅有一个吸热峰,吸热峰起始温度为510.4℃,其峰值温度为514.4℃。随均匀化热处理加热温度升高,合金所含Al2Cu相大量溶解,使合金固溶Cu含量明显增大,并在510℃时达到最高值。最终确定铸态2A14铝合金较佳的均匀化热处理工艺为486℃/24 h+510℃/48 h。 展开更多

关键词 2A14铝合金 微观组织 均匀化热处理 第二相

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新型含Ru单晶高温合金的拉伸性能及变形机理

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作者 刘震 王志成 +4 位作者 曾强 秦海龙 谢锦丽 江亮 张华 《中国有色金属学报》 北大核心 2025年第3期891-902,共12页

研究了一种新型含Ru高代次单晶高温合金(DD476)室温至1200℃的拉伸性能,并对拉伸断口及其附近的微观组织演变进行分析。结果表明:该合金经过完全热处理后的γ'相趋于立方状,枝晶干与枝晶间γ'相尺寸分别为225和330 nm,且元素偏... 研究了一种新型含Ru高代次单晶高温合金(DD476)室温至1200℃的拉伸性能,并对拉伸断口及其附近的微观组织演变进行分析。结果表明:该合金经过完全热处理后的γ'相趋于立方状,枝晶干与枝晶间γ'相尺寸分别为225和330 nm,且元素偏析得到大幅改善,仅Re和W仍存在部分偏析;随变形温度的升高,屈服强度、极限抗拉强度先升高后降低,而伸长率和断面收缩率表现出相反的现象,拉伸断口特征由类解理断裂趋转变为以韧窝为主的韧性断裂。室温拉伸时,合金的滑移系开动较少,呈单系滑移状态。拉伸温度升高到760和980℃时,更多滑移系被激活而产生交滑移。随着拉伸温度的升高,断口附近位错由绕过γ'相逐渐转变为切过γ'相,而且在980℃变形时开始产生γ'相筏化,温度升高致使位错促进γ'相筏化。当温度达到1200℃时,位错基本消失,同时γ基体通道内析出细小的二次γ'相。 展开更多

关键词 单晶高温合金 显微组织 拉伸性能 断口形貌 位错

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高返回比GH4738合金的热变形行为及微观组织演变

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作者 王姝珺 田庆旭 +7 位作者 曲敬龙 王广磊 武慧慧 秦卫东 张华 江亮 陈淑英 孟范超 《中国有色金属学报》 北大核心 2025年第3期903-917,共15页

高温合金返回料的回收再利用对提升我国高温合金产业的资源利用效率具有重要意义。本文对比分析了全新料和含60%(质量分数)切削返回料的GH4738合金在热变形过程中的力学响应和组织演变行为。通过980~1100℃热压缩试验,结合表征手段,分... 高温合金返回料的回收再利用对提升我国高温合金产业的资源利用效率具有重要意义。本文对比分析了全新料和含60%(质量分数)切削返回料的GH4738合金在热变形过程中的力学响应和组织演变行为。通过980~1100℃热压缩试验,结合表征手段,分析了两种材料的初始微观组织特征及演变规律。结果表明,返回料与全新料的初始组织形貌相似,但返回料的平均晶粒尺寸略小,碳化物和γ'相的平均尺寸较大且分布密度低。在应变速率为0.1 s^(-1)的热变形条件下,两种材料表现出相似流变特性,但返回料在1020和1060℃时的峰值应力降低7%~10%,这与碳化物粗化和γ'相密度降低相关。研究结果证实,合理的回收处理工艺能够有效保持GH4738返回料合金的组织完整性和热加工性能。 展开更多

关键词 GH4738合金 返回料 微观组织 热压缩行为 再利用

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镍基粉末高温合金中γ′相溶解行为与动力学研究进展 被引量：3

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作者 王杰 黄海亮 +5 位作者 周亚洲 张华 阮晶晶 周鑫 张尚洲 江亮 《材料导报》 CSCD 北大核心 2023年第21期238-246,共9页

为了满足航空发动机高性能、高热效率的要求,镍基粉末高温合金的合金化程度越来越高,导致合金变形抗力大,热塑性差,热加工窗口窄,从而制约了合金的制备与应用。合金中高体积分数的γ′相在热加工过程中起到组织调控的作用,热加工过程中... 为了满足航空发动机高性能、高热效率的要求,镍基粉末高温合金的合金化程度越来越高,导致合金变形抗力大,热塑性差,热加工窗口窄,从而制约了合金的制备与应用。合金中高体积分数的γ′相在热加工过程中起到组织调控的作用,热加工过程中γ′相的演变影响着合金的热变形行为和热加工性能。了解热加工过程中γ′相的演变规律对调控合金组织和优化热加工工艺具有重要意义。本文以镍基粉末高温合金热加工过程中γ′相的溶解为讨论对象,综述了近年来γ′相的溶解行为及其影响因素、预测模型相关研究工作。目前高体积分数多颗粒体系析出相的溶解机理还不清楚,γ′相溶解过程中是否存在分裂和团聚等行为及其影响机理、热变形过程中位错与γ′相之间的相互作用机理、γ′相溶解动力学等有待进一步研究。 展开更多

关键词 镍基粉末高温合金 热加工 γ′相 溶解

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航空发动机用单晶高温合金成分设计研究进展 被引量：18

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作者 张龙飞 江亮 +1 位作者 周科朝 黄再旺 《中国有色金属学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第3期630-644,共15页

为适应航空发动机越来越高的燃气工作温度,镍基单晶高温合金的成分在近半个世纪的发展中持续优化,以不断提高合金的综合高温性能。铼(Re)元素的加入发挥了关键的高温强化作用,然而Re的高度稀散和高昂价格急剧增加了合金的应用风险和制... 为适应航空发动机越来越高的燃气工作温度,镍基单晶高温合金的成分在近半个世纪的发展中持续优化,以不断提高合金的综合高温性能。铼(Re)元素的加入发挥了关键的高温强化作用,然而Re的高度稀散和高昂价格急剧增加了合金的应用风险和制造成本,不利于合金的应用发展。本文以镍基单晶高温合金微观组织设计为基础,首先总结了国内外历代单晶高温合金的成分发展趋势和设计理念,随后聚焦近年来合金发展对降低Re含量的设计需求,总结了目前新型低Re合金的发展现状,最后综述了单晶高温合金成分设计方法的发展,旨在为合金的成分设计提供参考。 展开更多

关键词 镍基单晶高温合金 微观组织 成分设计 铼

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高熵合金强韧化方法及力学性能的研究进展 被引量：5

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作者 王伟彤 陈淑英 +1 位作者 张勇 赵永好 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第17期17043-17050,共8页

自高熵合金被首次报道以来,其优异的力学性能引起了国内外学者的广泛关注。高熵合金的高强度、高硬度、高耐磨性、耐腐蚀性以及其在极端温度下的服役能力,都表明高熵合金在未来工业应用中具有巨大潜力。随着对高熵合金的深入研究,从元... 自高熵合金被首次报道以来,其优异的力学性能引起了国内外学者的广泛关注。高熵合金的高强度、高硬度、高耐磨性、耐腐蚀性以及其在极端温度下的服役能力,都表明高熵合金在未来工业应用中具有巨大潜力。随着对高熵合金的深入研究,从元素比例的改变到元素种类的改变再到新组元的添加,每一次高熵合金力学性能的优化与发展均伴随着结构的改变。尽管如此,高熵合金的力学性能依旧有很大的提升空间。因此,如何合理设计高熵合金的微观结构、提升其力学性能是当前研究的热点问题。在高熵合金中,已存在的强韧化方法有细晶强化、固溶强韧化、共晶组织强韧化、孪生诱导塑性(Twinning induced plasticity,TWIP)效应强韧化、相变诱导塑性(Transformation induced plasticity,TRIP)效应强韧化和第二相强韧化等。其中,细晶强化与第二相强化在绝大多数高熵合金中都存在且很容易通过热机械处理来实现。因此,如何在强化机理、组织特征、力学性能三者之间建立联系,是当前亟待解决的问题。本文归纳了高熵合金强韧化方法的研究进展,从高熵合金的优秀力学性能入手,分别介绍了固溶强化、短程有序(Short-range ordering,SRO)强化、γ′相强化、晶粒异构强韧化等结构设计理念,并且讨论了各种结构对高熵合金变形机制和力学性能的影响,分析了当前高熵合金的发展前景,以期为后续关于组织特征与力学性能建立有效联系提供参考。 展开更多

关键词 高熵合金 异构结构 力学性能

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TiO_(2)纳米层(110)表面对DNA强吸附的第一性原理研究 被引量：1

7

作者 杨晋 胡书环 +1 位作者 刘雯 孟范超 《原子与分子物理学报》 CAS 北大核心 2023年第3期129-136,共8页

纳米二氧化钛(TiO_(2))由于具有卓越的生物相容性和优异的物理性能,因此有望在生物医学领域中发挥重要的作用,且应用前景广阔.利用第一性原理计算,深入地研究了金红石型TiO_(2)纳米层(110)表面与脱氧核糖核酸(DNA)不同碱基在界面之间的... 纳米二氧化钛(TiO_(2))由于具有卓越的生物相容性和优异的物理性能,因此有望在生物医学领域中发挥重要的作用,且应用前景广阔.利用第一性原理计算,深入地研究了金红石型TiO_(2)纳米层(110)表面与脱氧核糖核酸(DNA)不同碱基在界面之间的吸附性能及相互作用的原子机制.通过分析结合能和功函数的计算结果发现,TiO_(2)纳米层(110)表面对DNA碱基的吸附强度显著增强,比典型二维纳米材料的吸附强度大两倍以上.进而,通过研究电子能带结构和态密度计算结果,阐明了二者在界面之间的吸附机制,其起源于吸附体系显著降低的能级和C、N和/或O的2p轨道与费米能级附近Ti原子的3d轨道的强烈杂化.纳米TiO_(2)为DNA传感器和测序仪的设计提供了一种极具潜力的候选材料. 展开更多

关键词 过渡族金属氧化物 TiO_(2) DNA 吸附 第一性原理

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热处理对选区激光熔化GH4061合金组织和性能的影响 被引量：1

8

作者 张尚洲 李子福 +3 位作者 王瑞 孙广宝 刘国浩 于鸿垚 《航空制造技术》 CSCD 北大核心 2024年第17期14-19,共6页

采用激光选区熔化成形技术制备了GH4061合金,研究了不同热处理工艺对合金组织和性能的影响。结果表明,沉积态合金的柱状晶穿过多个熔池外延生长,晶内由胞状亚晶结构组成。随着固溶温度的升高,晶粒取向逐渐偏向(101)和(111),晶粒长大;La... 采用激光选区熔化成形技术制备了GH4061合金,研究了不同热处理工艺对合金组织和性能的影响。结果表明,沉积态合金的柱状晶穿过多个熔池外延生长,晶内由胞状亚晶结构组成。随着固溶温度的升高,晶粒取向逐渐偏向(101)和(111),晶粒长大;Laves相由长链状转变为颗粒状,1060℃固溶温度时基本溶解;δ相在晶界析出,由粗大块状转变为盘状,然后再转变为短棒状,1100℃热处理时无δ相析出;980℃、1020℃、1060℃、1100℃固溶温度时γ′和γ″相平均尺寸分别为23.53 nm、24.43 nm、25.34 nm和25.66 nm。热处理后合金的室温和650℃力学性能显著提高,其中980℃固溶时效热处理试样的室温和650℃抗拉强度分别达到1342 MPa和1120 MPa,随着固溶温度的升高,1020℃、1060℃、1100℃固溶温度时试样室温抗拉强度分别下降约6.4%、8.3%和10%,650℃抗拉强度分别下降约7.9%、8.8%和11%,塑性有所提高。 展开更多

关键词 选区激光熔化(SLM) GH4061合金 热处理 微观组织 拉伸性能

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激光增材制造Al_(x)CoCrFeNi高熵合金的组织与性能 被引量：6

9

作者 于丽莹 王晨 +6 位作者 朱礼龙 张华 黄海亮 阮晶晶 张尚洲 江亮 周鑫 《材料工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第1期220-230,共11页

为了研究Al含量对FeCoCrNi合金组织性能的影响,采用多路送粉激光熔覆设备高通量制备Al_(x)CoCrFeNi高熵合金(0≤x≤0.9),通过X射线衍射仪、金相显微镜、扫描电子显微镜、电子探针和显微硬度计测试合金的相组成、显微组织结构、成分和硬... 为了研究Al含量对FeCoCrNi合金组织性能的影响,采用多路送粉激光熔覆设备高通量制备Al_(x)CoCrFeNi高熵合金(0≤x≤0.9),通过X射线衍射仪、金相显微镜、扫描电子显微镜、电子探针和显微硬度计测试合金的相组成、显微组织结构、成分和硬度。结果表明:随着Al含量的增加,Al_(x)CoCrFeNi高熵合金由单一FCC相(x≤0.35)转变为FCC+BCC双相结构(0.35<x<0.85),最后转变为单一BCC结构(x≥0.85)。高熵合金的微观组织为柱状枝晶和均匀的等轴枝晶,Al含量增至x=0.5时,枝晶间开始出现明暗交替的调幅分解结构,由无序相A2和有序相B2组成。显微硬度测试结果表明:Al_(x)CoCrFeNi高熵合金的硬度基本随Al含量增加而增加,Al_(0.9)CoCrFeNi的硬度相较于FeCoNiCr提升了146%。此外,当Al含量达到一定值时(x≥0.6),合金中开始有裂纹出现,裂纹尺寸和密度随Al含量继续增加而增加,这主要与合金凝固区间变宽、在凝固温度附近的黏度值增加导致的热裂纹增加,以及由于脆性的BCC相和σ相含量增加引起的冷裂纹有关。 展开更多

关键词 激光熔覆 高熵合金 Al_(x)CoCrFeNi 相组成 微观组织

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GH4738高温合金高通量双锥试样设计及晶粒组织演变 被引量：3

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作者 韩屹章 曲敬龙 +5 位作者 杨成斌 王广磊 张华 江亮 陈淑英 孟范超 《中国有色金属学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第1期169-183,共15页

在高温合金领域,双锥试样被广泛用于高通量研究热加工工艺与组织关系。针对GH4738高温合金,本文通过有限元分析,设计了一种在压缩过程中具有较小等效应变速率波动的双锥试样,并研究了其对晶粒尺寸的影响及其温度依赖性,进而研究了在变... 在高温合金领域,双锥试样被广泛用于高通量研究热加工工艺与组织关系。针对GH4738高温合金,本文通过有限元分析,设计了一种在压缩过程中具有较小等效应变速率波动的双锥试样,并研究了其对晶粒尺寸的影响及其温度依赖性,进而研究了在变形温度为1000~1160℃、应变速率为2 s^(-1)和14 s^(-1)、工程应变为30%、50%、70%的条件下合金的晶粒演变。结果表明:等效应变速率的波动会影响变形后合金的晶粒尺寸,并且具有变形温度依赖性。所设计的双锥试样有利于精确研究等效应变与晶粒组织关系。热压缩实验表明,合金的软化以非连续动态再结晶为主,热加工窗口为变形温度1030~1080℃、应变速率14 s^(-1)、工程应变50%~70%。 展开更多

关键词 GH4738高温合金 高通量 双锥试样 热加工工艺 晶粒组织

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GH4738大规格棒材初始晶粒分布对镦粗晶粒组织的影响 被引量：2

11

作者 王姝珺 田庆旭 +7 位作者 曲敬龙 王广磊 武慧慧 秦卫东 张华 江亮 陈淑英 孟范超 《中国有色金属学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第12期4016-4029,共14页

采用有限元分析,研究了GH4738合金大规格棒材初始晶粒分布对镦粗后晶粒组织的影响。基于棒材晶粒分布,设计了四种初始晶粒分布,分析了变形温度、变形量、加热/保温时间对晶粒组织的影响。结果表明:均匀晶粒的变形后尺寸由应变水平决定,... 采用有限元分析,研究了GH4738合金大规格棒材初始晶粒分布对镦粗后晶粒组织的影响。基于棒材晶粒分布,设计了四种初始晶粒分布,分析了变形温度、变形量、加热/保温时间对晶粒组织的影响。结果表明:均匀晶粒的变形后尺寸由应变水平决定,呈现中心细、边缘粗的分布梯度。而对于非均匀晶粒,由初始分布和应变场共同决定,二者协调可实现均匀细小的变形晶粒。1040℃是较优变形温度,在此温度下,变形棒材可形成较大的应变梯度和动态再结晶程度,使得晶粒均匀细小。变形量从35%增加到50%有利于细化晶粒,但对极细初始晶粒影响有限。镦粗前加热导致晶粒长大趋于均匀化,但变形后晶粒分布非均匀性增加,受初始分布影响依旧显著。 展开更多

关键词 GH4738合金 镦粗 晶粒组织 组织控制 热加工工艺

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dsDNA与TiO_(2)(110)在溶液中相互作用的动力学行为和机制

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作者 杨晋 胡书环 +1 位作者 刘雯 孟范超 《原子与分子物理学报》 CAS 北大核心 2024年第1期154-160,共7页

金红石型TiO_(2)(110)在DNA传感领域具有广阔的应用前景,然而其与DNA在溶液中相互作用的动力学行为和机制尚不清楚.利用分子动力学模拟,深入研究了双链DNA (dsDNA)在初始时沿轴向平行或垂直于金红石型TiO_(2)(110)表面时二者在溶液中的... 金红石型TiO_(2)(110)在DNA传感领域具有广阔的应用前景,然而其与DNA在溶液中相互作用的动力学行为和机制尚不清楚.利用分子动力学模拟,深入研究了双链DNA (dsDNA)在初始时沿轴向平行或垂直于金红石型TiO_(2)(110)表面时二者在溶液中的相互作用.通过分析dsDNA在吸附后的稳定构型、吸附动力学过程和结构稳定性发现,与一些典型二维纳米材料不同,dsDNA倾向于水平吸附到TiO_(2)(110)表面.水平吸附不仅使得dsDNA的四种碱基均吸附到TiO_(2)(110)表面,增加了吸附稳定性,而且不破坏dsDNA的结构稳定性.进而,通过分析dsDNA与TiO_(2)(110)表面的相互作用能和水分子密度/数量发现,dsDNA的平行吸附可能源于二者之间的短程范德华和长程静电相互作用.此外,纳米级脱湿也增强了dsDNA的吸附.对dsDNA与TiO_(2)(110)在溶液中的相互作用研究有助于实现TiO_(2)(110)在DNA传感中的应用. 展开更多

关键词 过渡族金属氧化物 TiO_(2) DSDNA 相互作用机制 分子动力学模拟

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挤压态新型镍基粉末高温合金的热变形行为 被引量：9

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作者 任帅 张华 +7 位作者 于子超 刘伟 刘志凌 周鑫 黄海亮 张尚洲 朱礼龙 江亮 《中国有色金属学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第9期2647-2663,共17页

镍基粉末高温合金的变形抗力大、热塑性较差、热加工窗口窄,而且在热加工过程中易产生裂纹和流动不稳定等缺陷。本文采用Gleeble−3500热模拟实验机对挤压态新型镍基粉末高温合金进行热压缩,压缩温度为1050~1150℃、应变速率为0.001~1 s^... 镍基粉末高温合金的变形抗力大、热塑性较差、热加工窗口窄,而且在热加工过程中易产生裂纹和流动不稳定等缺陷。本文采用Gleeble−3500热模拟实验机对挤压态新型镍基粉末高温合金进行热压缩,压缩温度为1050~1150℃、应变速率为0.001~1 s^(−1),压缩真实应变为0.69。基于双曲正弦型Arrhenius函数,计算该合金的热激活能Q、构建本构方程,采用多项式拟合摩擦、温度变化、应变补偿的影响,对应力−应变曲线及本构方程进行修正,绘制能量耗散图和热加工图。结果表明:该合金的热激活能Q为536.36 kJ/mol,其在变形温度为1075~1150℃、应变速率为10^(−3)~10^(−1.5)s^(−1)的条件下有较好的加工性能,但当应变速率为0.001 s^(−1)时,晶粒组织较为粗大,γ′相溶入基体。 展开更多

关键词 挤压态镍基粉末高温合金 热变形行为 本构方程 应力应变曲线修正 热加工图

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GH141镍基高温合金的热变形行为和组织演变 被引量：7

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作者 刘志凌 任帅 +8 位作者 刘伟 王清 杨家典 王攀智 周鑫 黄海亮 张尚洲 江亮 张华 《中国有色金属学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第8期2577-2592,共16页

通过热压缩实验研究了GH141镍基高温合金在变形温度为1040~1160℃、应变速率为0.01~10 s^(-1)条件下的热变形行为和组织演变,分析变形温度和应变速率对流变行为的影响,对流变应力进行摩擦、温度和应变修正补偿,用修正后的流变应力构建... 通过热压缩实验研究了GH141镍基高温合金在变形温度为1040~1160℃、应变速率为0.01~10 s^(-1)条件下的热变形行为和组织演变,分析变形温度和应变速率对流变行为的影响,对流变应力进行摩擦、温度和应变修正补偿,用修正后的流变应力构建更加精准的本构方程并绘制热加工图,分析不同热加工区的微观组织演变以验证得到的最优热加工区。结果表明:压缩流变应力对变形温度和应变速率较为敏感,综合摩擦、温度变化和应变补偿修正的本构方程能较好地预测不同变形条件下的热压缩流变应力,结合热加工图及不同热加工区域内的微观组织演变确定最优热加工区为变形温度1130~1145℃、应变速率为0.1~5 s^(-1),此区域内动态再结晶完全,晶粒内部几乎不存在畸变,晶粒组织为等轴晶,且较均匀。 展开更多

关键词 GH141镍基高温合金 热变形行为 组织演变 真应力应变曲线修正 热加工图

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热处理过程中FGH96合金的微观组织演变

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作者 王杰 黄海亮 +3 位作者 张华 张尚洲 周鑫 江亮 《粉末冶金技术》 CAS CSCD 北大核心 2023年第5期393-401,共9页

通过热处理实验研究了热处理过程中FGH96合金的微观组织演化,量化了固溶温度和保温时间对晶粒尺寸、 γ'相尺寸、面积分数及晶粒分布的影响,分析了 γ'相和应变存储能对晶粒演变的影响。结果表明:在热处理过程中,含有大量应变... 通过热处理实验研究了热处理过程中FGH96合金的微观组织演化,量化了固溶温度和保温时间对晶粒尺寸、 γ'相尺寸、面积分数及晶粒分布的影响,分析了 γ'相和应变存储能对晶粒演变的影响。结果表明:在热处理过程中,含有大量应变存储能的变形晶粒发生静态再结晶,晶粒细化,而动态再结晶晶粒发生晶粒长大,当两者平衡时可获得均匀细小的晶粒组织。合金在1060℃保温120min后, γ'相尺寸和晶粒尺寸分布较为均匀,平均晶粒尺寸为7.37μm。 γ'相的面积分数随固溶温度和保温时间的增加而减小,一次 γ'相在亚固溶保温过程中存在粗化和分裂现象,使得一次 γ'相的面积分数和尺寸先增加后减小。 γ'相的非均匀溶解会导致局部晶粒长大较快,形成混晶。 展开更多

关键词 FGH96合金 微观组织:热处理 静态再结晶 γ'相

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