無錫國勁合金有限公司是專業(yè)生產(chǎn)與經(jīng)營特種合金材料的專業(yè)公司。公司自成立以來，一直致力于鎳基合金（Monel／Inconel／Incoloy／Hasloy／Haynes／Waspalloy...），高溫合金（GH2132／A286（660）／GH3044／GH3039／GH3128／GH3536／GH4033／GH4145／GH4169／GH4738／GH90／GH93／GH901／GH5188／GH605／Haynes25／MP35N...)，精密合金（4J36／4J42／4J29／3J9／3J21／3J53／1J22／1J50／4J50...）的生產(chǎn)與銷售。

   我們產(chǎn)品廣泛用于石油、石化、核能工業(yè)、化學工業(yè)、海洋工業(yè)、機械制造、通訊、電子等制造領(lǐng)域，為這些領(lǐng)域在設(shè)備用材方面提供相關(guān)產(chǎn)品和技術(shù)服務(wù)。公司具有生產(chǎn)特種合金材料*的設(shè)備與裝備以及完善的理化檢測手段。主要生產(chǎn)制造設(shè)備有：真空熔煉爐1臺、中頻感應(yīng)爐5臺、爐外重熔電渣爐7臺、空氣錘3臺、環(huán)鍛機1臺、各式加熱電爐5臺、金屬切割帶鋸3臺及機加工車床設(shè)備等。

    檢測設(shè)備有：斯派克直讀光譜儀、拉力實驗機、低溫沖擊試驗機、超聲波探傷儀、金相顯微鏡、沖擊式樣缺口投影儀等*的檢測設(shè)備，配備理化實驗室。

    隨著計算機數(shù)值模擬技術(shù)的發(fā)展,利用有限元軟件對葉片擠壓成形過程進行模擬,并對葉片擠壓成形的影響因素和成形規(guī)律進行分析,進而通過某一特定的評價標準來選擇合適的擠壓成形工藝參數(shù)可大幅度地降低研發(fā)成本、縮短研發(fā)周期并可精確地預測產(chǎn)品的性能。因此,本文的主要工作內(nèi)容如下：(1)在閱讀了大量國內(nèi)外參考文獻的基礎(chǔ)上,對GH4169高溫合金的特點和發(fā)展情況、擠壓成形工藝的優(yōu)缺點及微觀組織模擬的國內(nèi)外研究情況、模具結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計等內(nèi)容進行了綜述。(2)應(yīng)用MMS-300型熱模擬實驗機對GH4169合金的圓柱體試樣進行高溫壓縮實驗,將獲得的實驗數(shù)據(jù)進行擬合處理,并建立了GH4169合金的高溫本構(gòu)方程和微觀組織演變數(shù)學模型。(3)本文采用FORTRAN語言對DEFORM-3D軟件進行二次開發(fā),將建立好的GH4169合金的高溫本構(gòu)方程和微觀組織演變數(shù)學模型嵌入到軟件的用戶子程序中,使得DEFORM-3D軟件具有微觀組織演變的預測功能。(4)利用UG軟件建立葉片坯料和擠壓模具的三維模型,將建立好的模型導入到DEFORM-3D軟件中進行葉片擠壓成形工藝的有限元模擬；根據(jù)葉片晶粒分布均勻性和晶粒細化程度對成形后葉片擠壓件進行評價,并選擇適合葉片擠壓成形的工藝參數(shù)。(5)在*的擠壓成形工藝參數(shù)下,分析擠壓凹模圓角半徑對葉片擠壓件質(zhì)量的影響,得到了葉片擠壓成形合適的模具圓角半徑。GH4037圓鋼/廠家提高氧化溫度而縮短氧化時間,可以抑制Fe2O3氧化層的形成通過激光和TIG熔敷均獲得了高硬度的熔敷層,硬度zui高可達1050(HV0.1)建立Co-Al-W-Ni-Cr多元合金相平衡,熱力學描述多元γ和γ’相穩(wěn)定性,是解決這一問題的基礎(chǔ) 高溫、真空、重載、腐蝕、放射性等惡劣環(huán)境下,無法采用油／脂潤滑,固體潤滑可解決其摩擦磨損問題建立了基于Monte Carlo法的射線追蹤模型,并用來動態(tài)處理定向凝固抽拉過程中多葉片間以及葉片與加熱爐間的輻射換熱過程。模型中考慮了抽拉速度、加熱爐幾何尺寸等影響,研究了2種抽拉速度下的溫度分布。得到的溫度采樣點冷卻曲線與實際冷卻曲線進行了對比并得到了較好的結(jié)果。

    GH4037圓鋼/廠家結(jié)果表明,GH742凝固過程中主要是Cr、Co和N的偏析,GH738合金凝固過程中主要是Cr、Co和Ti的偏析;GH742和GH738合金凝固過程中都存在著液相密度反轉(zhuǎn),后者密度差的值較大;GH738合金相對Rayleigh數(shù)值的zui大值是GH742的3.5倍,凝固時更易形成黑斑Ni/Ni3Al界面寬度隨著Re元素添加量的增加而減小，確定了Re原子在Ni/Ni3Al界面中的臨界溶解濃度，發(fā)現(xiàn)溶解極限值隨溫度的升高而增加考察成分依賴時，Ni的自擴散系數(shù)隨著Ni3Al中Ni成分的增加而降低，且在低溫條件下降低趨勢趨于明顯，起源于Ni空位濃度隨Ni成分的增加而減少考察了燒結(jié)工藝、環(huán)境溫度和試驗載荷等對自潤滑復合材料性能的影響

    K18合金和純金屬鎳及不同的面層細化料,通過實驗對比研究了鎳基高溫合金葉片表面晶粒細化機理。結(jié)果表明在凝固過程中高溫合金中的活性元素與面層涂料中的CoO·Al2O3發(fā)生置換反應(yīng),生成與基體晶格相近的難熔細小鈷顆粒,促進葉片表面形核率的增加,使表面晶粒細化,從而提高葉片表面的抗疲勞性能。 高溫合金渦輪葉片作為發(fā)動機和工業(yè)燃氣輪機關(guān)鍵部件，其性能與凝固組織密切相關(guān)。在高溫合金葉片定向凝固常存在一些問題，如：葉片的緣板處形成雜晶，晶體取向偏差過大，成分偏析，粗大枝晶和粗大強化相等有害相的生成等，嚴重影響了高溫合金葉片的性能。因此，控制高溫合金定向凝固過程中的凝固缺陷，改善其凝固組織性能，對于高溫合金葉片制造具有非常重要的意義。本文圍繞高溫合金葉片制備過程中存在一些凝固缺陷問題進行研究。以鎳基高溫合金為研究對象，采用模擬葉片的變截面試樣，實驗研究了鎳基高溫合金單個試樣和多組試樣定向凝固過程中雜晶的形成規(guī)律，探討了磁場對高溫合金凝固組織以及變截面處雜晶的影響；利用Procast軟件模擬了實際熔模組鑄件凝固過程中變截面處雜晶的形成規(guī)律。論文主要內(nèi)容和結(jié)果如下：1．變截面試樣定向凝固過程中雜晶的形成規(guī)律在鎳基高溫合金DZ417G變截面試樣（變截面平臺尺寸為2mm）的定向凝固過程中，發(fā)現(xiàn)在拉速小于100μm/s時，在截面變化前后，均可獲得生長取向*的枝晶組織；當抽拉速度大于150μm/s時，截面變化后的平臺拐角處有雜晶形成，且雜晶區(qū)域隨著拉速的增大而增大。

    鑄態(tài)小角度晶界組織中,粗大γ′相和塊狀共晶沿晶界析出;熱處理小角度晶界組織中,晶界上有一薄層γ相,晶界兩側(cè)的γ′相立方化較好,但由于小角度晶界的存在,γ′立方體不完整;1070℃*時效500h小角度晶界組織中,晶界上析出粒狀碳化物,無TCP相析出,DD6單晶高溫合金小角度晶界組織有很好的穩(wěn)定性。高溫合金空心葉片熔模鑄造用陶瓷型芯與型殼的應(yīng)用背景,及其對于高溫合金空心葉片精密成形的重要意義,概述了采用熔模鑄造工藝制備高溫合金空心葉片對陶瓷型芯與型殼各項性能的基本要求;并指明了陶瓷型芯與型殼今后的發(fā)展方向。分別敘述了陶瓷型芯與型殼基體材料的選擇、制備工藝及其對性能的影響,介紹了陶瓷型芯脫除工藝的研究進展及存在的問題。另外,對于陶瓷型芯與型殼定位的精確度、性能匹配性對高溫合金空心葉片質(zhì)量影響進行了評述。采用SEM-EDS結(jié)合X射線衍射對設(shè)計的89個合金分析發(fā)現(xiàn)，該截面內(nèi)一共存在12個相區(qū)，其中有一個四相區(qū)：(Co)+Co3Mo+Co7Mo6+Co3Mo2Si，五個三相區(qū)：(Co)+Co3Mo+Co7Mo6、(Co)+Co7Mo6+Co3Mo2Si、Co3Mo+Co7Mo6+Co3Mo2Si、(Co)+Co3Mo+Co3Mo2Si和(Co)+αCo2Si+Co3Mo2Si，五個兩相區(qū)：(Co)+αCo2Si、(Co)+Co3Mo2Si、Co3Mo+Co3Mo2Si、Co3Mo+Co7Mo6和(Co)+Co7Mo6，一個單相區(qū)：(Co)合金在700℃遭受的腐蝕過程分為2個階段研究了固溶處理工藝對合金組織的影響,結(jié)果表明1170℃保溫6h空冷,隨后在1220℃保溫2h空冷的二次固溶的方式能夠得到較好的固溶效果數(shù)據(jù)庫的規(guī)模、可靠性和更新速率也是衡量一個計算模擬軟件是否成熟的關(guān)鍵傳統(tǒng)高溫合金葉片類鑄件制備過程中,熔體長時間在陶瓷模殼材料中保溫,易受其污染,而借助于交變電磁場與液態(tài)金屬相互作用產(chǎn)生的電磁壓力可使高溫合金呈半懸浮狀態(tài),減少了熔體與磁模結(jié)晶器的接觸面積和時間,能盡可能避免污染的產(chǎn)生。將該方法和定向凝固技術(shù)相結(jié)合,提出了1種實現(xiàn)高溫合金復雜形狀電磁軟接觸成形的定向凝固工藝,探討了該工藝下不同結(jié)晶器材料、磁化套高度及其所加方位對線圈中磁感應(yīng)強度的影響,并在實驗室中成功制備出了2種近葉片形狀的高溫合金電磁軟接觸成形的定向凝固樣件。

    而微觀組織中強化相在組織中分布不均勻，造成了葉片的鑄態(tài)組織出現(xiàn)枝晶偏析。由于鑄態(tài)組織存在著一些缺陷，并且組織均勻性較差，需要進行真空熱處理來優(yōu)化合金組織。本文研究了不同的熱處理工藝對組織性能的影響，結(jié)果表明真空熱處理后組織得到明顯的優(yōu)化，鑄態(tài)組織中的一些缺陷得到了消除和減輕。熱處理主要由固溶處理、中間處理（1050℃，4.5h）以及時效處理（850℃，16h）構(gòu)成。對比不同熱處理工藝后組織得出，隨著固溶溫度的提高，固溶組織中強化相溶解的更加均勻，時效組織中強化相析出更加彌散、均勻。電子結(jié)構(gòu)的分析表明,在有Re的基礎(chǔ)上添加Ru后,Ru主要通過Re-Ru-W之間較強的化學成鍵影響Re的分配行為重點研究了石墨、硅鐵、鉬鐵以及堆焊層數(shù)對堆焊層組織及性能的影響近年來,多種氧化物彌散強化（ODS）鐵基高溫合金表現(xiàn)出優(yōu)良的高溫力學性能尤其是高溫蠕變性能,并且可以比傳統(tǒng)鐵基高溫合金應(yīng)用于更高的溫度固溶處理溫度為1190℃。固溶時間也影響著合金組織的形貌，在1.5h-4.5h內(nèi)，隨著固溶時間的延長，固溶處理后組織越均勻。將不同熱處理工藝后的試樣進行性能測試，發(fā)現(xiàn)固溶處理溫度提高使得合金室溫強度得到提升，而固溶處理時間的延長對合金性能影響比較小。

   多葉片條件下,冷卻區(qū)葉片靠近爐壁的溫度低于同一水平線上靠近爐腔中心部分的溫度。抽拉速度為7。0mm/min時等溫線的斜率高于抽拉速度為4。5 mm/min時的斜率。爐腔的幾何尺寸對凝固過程溫度分布有重要影響。采用自制鎳基釬料進行了K465鎳基高溫合金葉片模擬件的真空電子束釬焊,研究了開貫通槽(磨掉全部裂紋)和開非貫通槽(磨掉80%～90%裂紋)的兩種開槽方式對葉片模擬件接頭產(chǎn)生裂紋的影響,分析發(fā)現(xiàn)開貫通槽試件很少產(chǎn)生裂紋而開非貫通槽試件都產(chǎn)生裂紋。借助掃描電鏡(SEM)、能譜分析(EDS)和X射線衍射分析(XRD)等方法分析了接頭界面結(jié)構(gòu),確定了界面反應(yīng)產(chǎn)物及其形態(tài)分布。結(jié)果表明,在界面反應(yīng)層中生成鎳基γ固溶體,NiSi,NiB,NiAl和NiSi五種產(chǎn)物。在高溫度梯度真空定向凝固爐中,采用螺旋選晶法通過3種不同鑄型溫度分別制備了[001]取向的DD6單晶高溫合金葉片,利用光學顯微鏡和掃描電鏡觀察了不同工藝條件下合金的鑄態(tài)組織,研究了鑄型溫度對單晶高A50粉末呈表面光滑的片狀,而A2粉末形貌呈多樣化,趨近于等軸狀；A50粉末在球磨后并未實現(xiàn)*合金化,而A2粉末球磨后其合金元素含量已接近設(shè)計成分；A50粉末在加熱過程中氧化現(xiàn)象十分明顯,A2粉末在加熱過程中質(zhì)量減少,表明SA在加熱過程中會*揮發(fā)具體研究內(nèi)容與結(jié)果如下：為了制備高質(zhì)量的粉末,對實驗所采用的熔煉溫度、霧化溫度、霧化壓力、導流管直徑等相關(guān)工藝參數(shù)進行了優(yōu)化此外,Co降低γ/γ’錯配度進而減小界面能成為其降低γ’相長大速率的另一重要原因溫合金凝固組織的影響。結(jié)果表明,隨著鑄型溫度的升高,合金的一次枝晶間距和二次枝晶間距變小,合金元素的偏析程度降低,枝晶干和枝晶間的鑄態(tài)γ′相尺寸減小,共晶的尺寸和含量稍有減小,顯微疏松的尺寸和體積分數(shù)稍有減小。采用掃描電鏡和透射電鏡研究了DD6單晶高溫合金葉片小角度晶界的鑄態(tài)組織、熱處理組織和*時效組織。

    此外，Si添加降低了合金的自腐蝕電流，提高了合金的自腐蝕電位，進而增強了合金的抗腐蝕能力只有加入量為O.1wt%左右時,晶粒細小,在晶界偏聚較少,形成了表面平整的氧化膜,與合金基體結(jié)合較好,具有良好的保護性,提高了合金的抗氧化性能然而,由于合金呈現(xiàn)很高的過飽和度,增大了拓撲密排相(TCP相)的析出傾向模擬發(fā)現(xiàn)Re原子在Ni3Al析出相中優(yōu)先占據(jù)Al原子位置，沒有形成Re原子團簇3.針對冶金連鑄連軋設(shè)備的高溫部件(結(jié)晶器足輥,拉矯機輥子等),設(shè)計關(guān)節(jié)滑動軸承,并調(diào)整軸承的轉(zhuǎn)角和運轉(zhuǎn)間隙,制備Ni-W-Cr系列高溫自潤滑復合材料滑動軸承,安裝在沙鋼集團連鑄機結(jié)晶器足輥上的關(guān)節(jié)軸承實際應(yīng)用考量表明：本文所制備的Ni-W-Cr系列高溫固體自潤滑復合材料軸承,可連續(xù)工作4-6個工作周期,具有優(yōu)異的抗磨減摩性能,徑向磨損量只有0.4,mm左右,承載能力高,大大提高了輥子設(shè)備的使用壽命,降低了漏鋼率和鋼坯劃傷率,延長了維護周期,提高了經(jīng)濟效益(3)熔敷層組成相主要為面心立方的γ-Co基體及金屬間化合物CoxAl和碳化物(Cr23C6,Co6W6C和CoCX)等相實驗表明,新型Ni-Co基高溫合金具有良好的加工能力,在合適的溫度區(qū)間內(nèi)可以進行軋制等變形處理

    同時測量了平臺拐角處的內(nèi)外溫差，發(fā)現(xiàn)該溫差達到8.5℃后，將出現(xiàn)雜晶，表明8.5℃溫差是出現(xiàn)雜晶的臨界值。當溫度梯度由70℃/cm提高到120℃/cm時，變截面處出現(xiàn)雜晶的抽拉速度為175μm/s，表明溫度梯度的增大能夠有效的抑制變截面處雜晶的形成。進行了強磁場控制雜晶的探索，發(fā)現(xiàn)在變截面試樣高溫合金DZ417G定向凝固過程中施加12T磁場后，在150μm/s的拉速下仍可獲得生長取向*的枝晶組織，沒有雜晶形成，測溫曲線表明，此時變截面處溫差達到10℃，表明磁場具有抑制雜晶的作用。其原因可歸結(jié)為強磁場增大了固/液界面能，引起形核溫度的降低（臨界形核過冷度變大），從而抑制了變截面處雜晶的形成。2．磁場對高溫合金定向凝固組織的影響進而考察了磁場對凝固組織的影響。在磁場下高溫合金DZ417G的定向凝固過程中，發(fā)現(xiàn)施加磁場后，一次枝晶間距隨著磁場的增大先減小后增大，當磁場強度達到6T時，一次枝晶間距達到zui??；隨著拉速的增大，磁場對一次枝晶間距的影響程度減弱。但在較低的拉速下施加磁場（≤10μm/s），可使試樣邊緣的柱狀晶組織破碎形成等軸建立Co-Al-W-Ni-Cr多元合金相平衡,熱力學描述多元γ和γ’相穩(wěn)定性,是解決這一問題的基礎(chǔ)隨著熱壓燒結(jié)溫度的升高,合金的硬度、抗壓強度升高,當熱壓溫度達到1200℃時合金的硬度、抗壓強度變化較小在釬焊過程中，母材溶解析出的Y2O3顆粒和表面剝落的Al2O3顆粒進入釬縫的液態(tài)金屬中，在隨后的凝固過程中保留在釬縫中，并在磨制金相試樣過程中因與釬縫基體結(jié)合力弱而容易脫落，以致在金相照片中觀察到了少量微孔型缺陷晶組織，并隨著磁場的增加，等軸晶組織逐漸由試樣邊緣向中心擴展，zui終全部轉(zhuǎn)變?yōu)榈容S晶組織；當試樣尺寸增大時，試樣不僅邊緣處柱狀枝晶遭到破壞，且中心區(qū)域的枝晶也出現(xiàn)破碎，形成等軸晶組織，且凝固組織中出現(xiàn)“斑狀"組織。這主要是因為磁場誘發(fā)的液相中熱電磁對流和磁阻尼，及固相中熱電磁力三種效應(yīng)共同所致。在高拉速下（≥40μm/s），磁場對凝固組織作用時間減小，進而對凝固組織作用減弱，柱狀枝晶組織保持規(guī)則形態(tài)。

   截面突變試樣熔模組鑄件定向凝固過程中雜晶的形成規(guī)律對于單晶高溫合金DD483對稱變截面試樣熔模組鑄件定向凝固過程，在2mm/min的拉速下，發(fā)現(xiàn)當變截面尺寸在10mm至15mm之間時，雜晶僅出現(xiàn)在背陰側(cè)；而當變截面尺寸大于20mm時，在受熱和背陰側(cè)，截面變化后的平臺拐角處均有雜晶形成。加入隨形擋板后，受熱側(cè)變截面區(qū)域為單晶組織，而背陰側(cè)變截面區(qū)域依然有雜晶。其原因為隨形擋板可減少加熱側(cè)保溫爐熱區(qū)向冷區(qū)的輻射傳熱，提高凝固界面處溫度梯度，但對背陰側(cè)的輻射較小影響的緣故。說明利用擋板技術(shù)可有效提高溫度梯度，減少雜晶。根據(jù)以上結(jié)果，設(shè)計了非對稱變截面試樣，獲得了完整的單晶試棒。因此，需綜合控制拉速、溫度梯度、擋板、變截面尺寸等參數(shù)來消除雜晶。4．熔模組鑄件定向凝固過程中變截面處雜晶形成規(guī)律的數(shù)值L12結(jié)構(gòu)的Co3（Al,W）中Co原子擇優(yōu)面心,Al和W原子則在頂角,但沒有實驗報道頂角上Al和W原子的有序排列擠壓比對致密化過程具有重要影響本文對氧化物彌散強化鐵基高溫合金的制備工藝、顯微組織演化、性能和應(yīng)用進行了綜述模擬結(jié)合以上實驗結(jié)果，利用ProCAST模擬軟件，按照試樣實際尺寸的大小建模，對實際熔模組試樣定向凝固過程中溫度場進行了模擬，模擬結(jié)果與實測結(jié)果誤差在5%以內(nèi)，說明模擬結(jié)果可靠。利用該模型對變截面試樣（Φ40mm/Φ60mm）定向凝固過程中拉速、保溫爐加熱溫度、模殼厚度對溫度分布和雜晶形成傾向的影響進行了分析。計算結(jié)果表明降低拉速有利于避免雜晶，在受熱側(cè)，僅當拉速大于4mm/min時，平臺拐角處熔體過冷度超過形核過冷度，導致該區(qū)域有雜晶生成；在背陰側(cè)，幾種拉速下背陰側(cè)平臺拐角處熔體過冷度始終大于其形核過冷度，因此變截面區(qū)域總有雜晶形成。

   產(chǎn)品制造品質(zhì)在化學成分、力學性能、金相組織等方面能滿足美國、德國等國家工藝技術(shù)要求，達到行業(yè)標準。耐蝕合金產(chǎn)品質(zhì)量*達到美標并取代同類進口產(chǎn)品。

   我們擁有材料技術(shù)專家為我們的產(chǎn)品進行技術(shù)和應(yīng)用服務(wù)。在“品質(zhì)科技為本，實現(xiàn)高效價值"為經(jīng)營宗旨下，把競爭力的特種合金產(chǎn)品應(yīng)用到各工業(yè)領(lǐng)域，共同促進材料工業(yè)的發(fā)展，贏得企業(yè)的未來。