脉冲电流处理对GH3044合金碳化物析出行为的影响

论文摘要

脉冲电流处理作为一种新型材料处理手段,受到了广泛的关注。其对金属材料的影响主要有细化金属凝固组织、电致塑性效应、使非晶材料晶化等作用。本研究利用脉冲电流对GH3044合金进行处理,研究不同参数脉冲电流作用下合金的组织演化规律并探讨其机理。本研究使用的电脉冲处理装置为：HPC-5型脉冲电流发生器（电流强度为0-5kA,脉冲频率为2-50Hz,脉冲宽度为15-30μs）,采用原位测量方法来确定电脉冲处理时试样的实际温度。研究发现：高电流强度脉冲电流处理可以降低M23C6型碳化物在GH3044合金中的析出温度。当频率为5Hz,脉宽为15μs,电流强度为4kA,处理时间1小时（试样温升560℃）可以使M23C6型碳化物在晶界均匀析出,而在经相同温度下、处理相同时间的时效处理后合金未观察到M23C6型碳化物在晶界析出。在频率为5Hz、脉宽为15μs、电流强度为5kA的条件下（试样温升745℃）、处理时间5小时,晶界上析出的M23C6型碳化物体积百分含量为5.66%远高于相同温度、相同时间时效处理后得到的2.06%。研究表明：通过控制脉冲电流处理参数,亦可以实现抑制M23C6型碳化物在晶界上的析出。如当以频率为45Hz、脉宽为15μs、电流强度为2kA的脉冲电流处理5小时后,合金中M23C6型碳化物在晶界上析出的体积百分含量为0.41%,此值远远低于相同温度、相同时间常规时效处理后得到的2.18%。综上所述,通过控制脉冲电流处理参量,达到促进或抑制GH3044合金中M23C6型碳化物的析出行为,其根本原因是脉冲电流处理改变了M23C6型碳化物析出的热力学条件和动力学条件,打破了常规相平衡状态,降低M23C6型碳化物的起始析出温度和峰值析出温度,并且脉冲电流时效处理显著提高了M23C6型碳化物的析出均匀性和析出速度。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 第1章 绪论
• 1.1 高温合金概况
• 1.1.1 高温合金的应用
• 1.1.2 高温合金的分类
• 1.1.3 镍基高温合金的强化原理
• 1.1.4 我国高温合金的发展
• 1.1.5 我国高温合金牌号
• 1.1.6 高温合金领域需要解决的问题
• 1.2 脉冲电流处理对金属材料的影响
• 1.2.1 脉冲电流对金属凝固组织的细化作用
• 1.2.2 电致塑效应
• 1.2.3 脉冲电流对非晶合金的晶化作用
• 1.2.4 脉冲电流对金属材料的疲劳恢复及裂纹止裂作用
• 1.3 本文研究的目的和意义
• 第2章 试验材料及研究方法
• 2.1 试验材料
• 2.2 试验设备及试验研究方法
• 2.2.1 高密度电流发生装置
• 2.2.2 脉冲电流处理工艺
• 2.2.3 实验过程
• 2.2.4 显微组织观察
• 2.2.5 析出量统计与测量
• 第3章 脉冲电流参数对GH3044合金碳化物析出行为的影响
• 3.1 脉冲电流处理对GH3044合金微观组织的影响
• 3.2 电流强度对GH3044合金碳化物析出的影响
• 3.3 脉冲频率对GH3044合金碳化物析出行为的影响
• 第4章 脉冲电流处理下GH3044合金晶界碳化物析出的机理探讨
• 4.1 脉冲电流处理对GH3044合金晶界碳化物析出热力学的影响
• 4.2 脉冲电流处理对GH3044合金晶界碳化物析出动力学的影响
• 4.2.1 高电流强度下延长处理时间对GH3044合金晶界碳化物析出的影响
• 4.2.2 高脉宽下延长处理时间对GH3044合金晶界碳化物析出的影响
• 4.2.3 高频率下延长处理时间对GH3044合金晶界碳化物析出行为的影响
• 4.3 脉冲电流处理影响GH3044合金晶界碳化物析出的机理讨论
• 第5章 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表及待发表的学术论文
• 致谢