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GH536镍基高温合金焊接接头力学性能与断裂特征研究

魏振伟 , 刘昌奎 , 顾玉丽 , 陶春虎

航空材料学报 doi:10.11868/j.issn.1005-5053.2015.5.011

对GH536合金焊接接头的硬度进行测试和分析,对母材及焊接接头进行室温和500℃拉伸试验,并分析了断裂特征,分析了母材和焊接接头不同区域的断裂韧度.结果表明:热影响区硬度未见明显变化,与母材一致;从熔合线到焊缝中心,由于枝晶变细,显微硬度逐渐升高.焊接接头整体室温拉伸强度、屈服强度和断后伸长率分别为810MPa,392MPa和30%,达到了母材的99.6%,99.7%和93.8%;在500℃时,接头整体抗拉强度、屈服强度和断后伸长率分别为678MPa,300MPa和26%,达到了母材的98.1%,96.8%和78.8%;GH536合金焊接接头具有良好的力学性能.在熔合区组织不均匀性最为严重,熔合区是GH536合金焊接接头的薄弱环节.在室温和500℃,母材及焊接接头的断裂方式均为塑性断裂.

关键词: 镍基高温合金 , 钨极氩弧焊 , 显微硬度 , 拉伸性能 , 断裂韧度 , 裂纹尖端张开位移

GH536镍基高温合金焊接组织演变

魏振伟 , 陶春虎 , 顾玉丽 , 刘昌奎 , 曲士昱

航空材料学报 doi:10.11868/j.issn.1005-5053.2015.6.007

使用体视显微镜、光学显微镜、扫描电镜及其能谱仪对GH536焊接接头组织进行分析,结果表明:固溶态GH536由γ基体、大量M6C及少量M23C6组成;焊后,大量M6C在晶内弥散析出,在晶界和孪晶界上不连续析出,原有的碳化物长大.热影响区分为三个区域:靠近母材处,存在粗大“岛链状”碳化物;中部,部分碳化物重新固溶入基体,存在“网链状”碳化物;靠近熔合线,存在碳化物贫化区.焊缝处碳化物在晶界和枝晶间析出,从边缘到中心逐渐凝固:初始阶段,组织为非外延式生长的胞状晶,生长方向垂直于熔合线;中间阶段,组织转变为柱状树枝晶,且越靠近焊缝中心,晶粒尺寸越大;中心为粗大的等轴状树枝晶.焊接过程中,焊缝金属中各元素未损失.

关键词: GH536 , 镍基高温合金 , 钨极氩弧焊 , 焊缝 , 外延生长 , 碳化物

20kHz频率下DZ125定向凝固高温合金的超高周疲劳行为研究

顾玉丽 , 刘昌奎 , 何玉怀 , 陶春虎

航空材料学报 doi:10.3969/j.issn.1005-5053.2011.z1.032

采用超声疲劳试验技术,研究了DZ125定向凝固高温合金在频率20kHz、载荷比R=-1下的超高周疲劳失效行为.结果表明:DZ125合金在循环周次大于108下仍发生了疲劳断裂;扫描电镜观察表明,DZ125合金的超高周疲劳裂纹均起源于试样的表面,经疲劳断口定量计算,超高周疲劳的萌生寿命约占总寿命的97.3%;电子背散射衍射(EBSD)分析表明,在超声振动应力的作用下,DZ125合金晶体发生了旋转,外加应力幅越大,晶体旋转的角度会略微增大,疲劳变形区域也略微增大,接近疲劳瞬断区的变形层深度最低;超高周疲劳试验结果经频率修正后,S-N曲线与常规低频疲劳的S-N曲线能很好地衔接.

关键词: 定向凝固高温合金 , 超高周疲劳 , 萌生寿命 , 疲劳变形

含氮奥氏体钢与马氏体钢的抗弹行为研究

陈蓉 , 时捷 , 董瀚 , 刘燕林 , 顾玉丽 , 荣凡

兵器材料科学与工程 doi:10.3969/j.issn.1004-244X.2006.02.013

对不同状态含氮奥氏体钢板和马氏体钢板进行了抗枪弹与抗杆式模拟弹试验,分析了它们的穿甲机理.含氮奥氏体钢具有优良的抗弹性能,并优于传统马氏体钢的抗弹性能.马氏体钢抗杆式模拟弹防护系数随着强度的提高而提高,呈线性关系,含氮奥氏体钢穿甲防护系数远远高于同一强度级别的马氏体钢.研究表明,含氮奥氏体钢的抗弹性能的提高主要通过冲击硬化,动态强度明显提高,以及通过塑性变形区域增加,使弹丸更多的能量转换成塑性变形能.

关键词: 含氮奥氏体钢 , 抗弹性能 , 穿甲机理 , 冲击硬化

FGH96镍基高温合金的高温低周疲劳断裂机理研究

顾玉丽 , 何玉怀 , 陶春虎 , 郑飞 , 张国栋

材料工程 doi:10.3969/j.issn.1001-4381.2009.09.014

研究了FGH96镍基高温合金在550,720℃条件下应变控制的高温低周疲劳断裂机理.结合断口宏微观观察和位错组织结构观察,探讨了FGH96合金疲劳行为的微观机理,并建立了扩展区面积和疲劳寿命的定量关系,结果表明:FGH96合金的断裂特征以穿晶解理为主;合金在较高温度下具有较低的疲劳寿命是与氧化损伤和合金的塑性变形密切相关;应变幅较小时(<0.6%左右),温度对合金的疲劳寿命起主导作用,氧化损伤效应明显;位错密度在较高的应变幅下比在较低的应变幅下高得多,较高应变幅下,位错发生了交滑移甚至是攀移运动;合金的疲劳断口扩展区面积与疲劳寿命存在线性对数关系.

关键词: 镍基高温合金 , 粉末冶金 , 高温低周疲劳 , 微观机理 , 断口定量分析

热处理制度对K465合金组织和性能的影响

顾玉丽 , 郑健峰 , 曹江 , 陶春虎 , 刘昌奎

宇航材料工艺 doi:10.3969/j.issn.1007-2330.2015.06.018

研究了两种热处理工艺对K465铸造高温合金组织和力学性能的影响,并与原叶片合金进行了对比分析.采用普通工艺和热等静压工艺制造K465合金,利用光学显微镜和扫描电镜观察合金的显微组织形貌,测试了拉伸性能和持久性能.结果表明,与原叶片相比,K465铸造高温合金叶片的组织特点是,晶粒度较小、枝晶组织偏大、γ'相尺寸较大.热等静压工艺可消除K465合金中的铸造疏松,普通工艺叶片的疏松分布较密集.与普通工艺相比,热等静压工艺使合金中γ'相尺寸明显减小,枝晶组织致密化,拉伸性能和持久性能有所提高.K465合金中少量的疏松、致密的枝晶组织、规则的枝晶排列、较小的y'相尺寸可能是决定叶片良好振动疲劳性能的关键因素.

关键词: K465高温合金 , 疏松 , 组织 , 力学性能

DZ125定向凝固高温合金在不同状态下的超高周疲劳行为研究

顾玉丽 , 陶春虎 , 佘力 , 何玉怀 , 曲士昱

材料导报 doi:10.11896/j.issn.1005-023X.2015.10.026

研究了常规热处理和长期时效状态的DZ125定向凝固高温合金在室温和700℃下的超高周疲劳特征及其差异.利用超声疲劳试验机测试了合金的超高周疲劳性能,采用扫描电镜研究了合金的疲劳断口特征,借助电子探针和纳米压痕测量仪分别测试了合金枝晶间和枝晶干的成分和弹性模量.结果表明:两种热处理制度下DZ125合金的枝晶间和枝晶干的弹性模量以及合金元素分配和偏析比差异不大;DZ125合金在700℃下的超高周疲劳性能低于室温,合金在室温下存在明显的频率效应,但在700℃下不存在频率效应;室温和700℃下,合金经过长期时效后的疲劳性能均有所降低,特别在700℃下合金性能降低得更多.室温下,DZ125合金的两种热处理制度的超高周疲劳裂纹均起源于试样的表面;700℃下,两种热处理制度的超高周疲劳裂纹均起源于试样的亚表面.

关键词: 定向凝固高温合金 , 超高周疲劳 , 疲劳特征 , 元素分布 , 弹性模量

GH625合金氩弧焊焊接接头的疲劳裂纹扩展性能

赵利利 , 邵玲 , 顾玉丽 , 刘颖 , 吴素君

材料热处理学报

研究了钨极氩弧焊GH625高温合金焊接接头的室温疲劳裂纹扩展行为.采用金相显微镜及扫描电镜对其焊接接头的显微组织和疲劳裂纹扩展断口形貌进行观察.结果表明,GH625高温合金的钨极氨弧焊焊接接头主要是由枝晶状焊缝组织和γ奥氏体等轴晶母材组成,焊缝区析出大量的白色针状δ-Ni3Nb相和块状颗粒状Laves相;其焊接接头的显微硬度高于母材;室温下,在低△K区间,GH625高温合金钨极氩弧焊焊接接头的疲劳裂纹扩展速率比母材低,这是由于焊缝处硬质的析出相、二次裂纹以及扩展路径的曲折多样使得其裂纹扩展时需要消耗更多的能量;在高△K区间内,焊接接头疲劳裂纹扩展速率高于母材.

关键词: GH625高温合金 , 钨极氩弧焊 , 微观组织 , 疲劳裂纹扩展速率

氩弧焊接GH625高温合金的显微组织演变与力学性能

顾玉丽 , 陶春虎 , 魏振伟 , 刘昌奎

中国有色金属学报(英文版) doi:10.1016/S1003-6326(16)64094-3

采用钨极氩弧焊接工艺对镍基变形高温合金GH625进行焊接.系统研究焊接接头的显微组织、元素分布、晶界特征和力学性能.结果表明:焊缝组织为奥氏体树枝晶结构,未见明显的热影响区,焊接熔合区的枝晶间区域均匀分布着大量的δ相.与母材相比,焊接熔合区同时具备较高的硬度和较大的晶粒,这可能与焊接熔合区的δ析出相有关.母材较高的强度主要归因于较多的细小晶粒和孪晶界,而焊接接头较低的伸长率可能是由于δ相.

关键词: 镍基变形高温合金 , 钨极氩弧焊 , 显微组织 , 显微硬度 , 拉伸性能

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