国劲合金十几年来，国劲先后与美国SMC、美国哈氏合金HAYNES、美国冶联ATI、德国蒂森克虏伯VDM、德镍、欧洲OUTOKUMPU(奥托坤普)、瑞典山特维克、日本冶金、新日铁住友金属、神户制钢、大同特殊钢、山阳制钢、JFE钢铁、日新制钢、韩国浦项、上海宝钢、中国宝钛，以及奥地利伯和乐焊接集团、美国LINCOLN林肯、TECHALLOY、ARCOS、瑞典伊萨、山特维克焊材、英国曼彻特、意大利TFA和韩国现代焊材等世界生产厂家建立了良好、稳定的战略合作关系。
国劲主营材质：GH系列高温合金：GH1140、GH2132、GH3128、GH3030、GH3044、GH4145、GH4146、GH4169
NS系列耐蚀合金：NS111、NS112、NS113、NS142、NS143、NS312、NS313、NS315、NS321、NS322、NS333、NS334、NS336
精密合金系列：1J30、1J36、1J50、2J22、2J85、3J01、3J09、3J21、3J40、3J53、4J28、4J29、4J36、4J42、4J50、6J20、6J22Inconel合金：Inconel625、Inconel625LCF

Monel400钢板锻件在此基础上与实验进行对比,修正剩余寿命估算公式。结果表明,修正公式能更加准确的对剩余寿命进行预测。利用有限元分析软件ABAQUS扩展有限元计算功能,建立CT试件有限元模型,计算不同裂纹长度下的应力强度因子。利用实验获得的疲劳裂纹扩展Paris公式参数,在ABAQUS中建立疲劳损伤准则,模拟不同应力比下的疲劳裂纹扩展行为。对比疲劳裂纹扩展实验寿命、理论寿命和模拟寿命,寿命误差在可接受范围内,说明了疲劳裂纹扩展数值模拟的有效性。
本文对镍基高温合金GH4133B进行了疲劳裂纹扩展试验,并与有限元分析结果进行对比。利用扩展有限元方法分析CT试件疲劳行为的方法,可以用于材料疲劳实验的预演,对疲劳实验开展起一定的指导作用。在此基础上改进可以使各种构件的疲劳行为模拟成为可能,为工程设计分析提供新的思路。高温合金由于其优良的力学性能被广泛的应用于航空、航天、舰船、车辆、工业燃气轮机及其他工业部门。高温合金通常被用来制造航空发动机、航天飞机主发动机、柴油机和内燃机增压涡轮、烟气轮机、冶金轧钢加热炉垫块、内燃机排气阀座等需承受疲劳载荷的热端部件。

Inconel690、Inconel600、Inconel601,Inconel617、Inconel686、Inconel718、Inconel718
Incoloy合金：Incoloy800、Incoloy 800H、Incoloy800HT、Incoloy801、Incoloy825、Incoloy903、Incoloy907、Incoloy925、Incoloy926Hastelloy合金：HastelloyB、HastelloyB-2、HastelloyB-3、HastelloyC、HastelloyC-4、HastelloyC-22、HastelloyC-276、Hastelloy C-2000
Monel合金：Monel400,MonelR-405,MonelK-500

本文以应用为广泛的镍基高温合金为研究对象,分析了各种因素影响下的恒幅载荷疲劳裂纹扩展实验得到的相关数据。对于疲劳裂纹扩展速率da/dN与应力强度因子范围ΔK的关系,国内外的研究人员提出了许多相关的模型。本文采用了应用广泛的Paris公式、Walker公式和修正Paris公式,针对20余种镍基高温合金的疲劳裂纹扩展试验数据,进行合金疲劳裂纹扩展理论与模型应用研究。主要研究内容和结论如下:1.本文首先简明介绍金属疲劳裂纹扩展问题的研究背景、研究历程以及当下研究与发展镍基高温合金的状况,接着对疲劳裂纹扩展模型研究的进展、疲劳裂纹扩展理论与数值模拟的研究进展做了概述。
2.本文广泛采集不同温度、应力比、加载频率、环境因素和试件几何尺寸等实验条件下镍基高温合金疲劳裂纹扩展试验数据。关于试验数据的对比研究表明,服役温度对高温合金疲劳裂纹扩展速率da/dN数值影响大,一般高温可以使镍基高温合金的da/dN数值提高一个数量级;应力比、加载频率、环境因素对da/dN数值影响也比较明显,而试件厚度及其他几何尺寸因素对da/dN数值影响相对难以观察到。在所研究镍含量范围之内的镍基高温合金,镍含量的变化对镍基高温合金疲劳裂纹扩展速率da/dN数值无显著影响,而合金热处理工艺对其有显著影响。
3.分别利用Paris公式、Walker公式和修正Paris公式,对镍基高温合金疲劳裂纹扩展试验数据进行回归分析,结果表明对应不同温度、应力比、加载频率、环境因素和试件几何尺寸,疲劳裂纹扩展模型中的材料常数在一定范围内变化。并且,这些变化在不同的影响因素的作用下有各自的规律。疲劳裂纹扩展理论模型的选取,对于材料常数的影响不大,但对于理论疲劳裂纹扩展速率数值有较大影响。并且,在利用Paris公式进行分析时,采用不同的数值方法对材料常数的取值有较大影响。

4.模型理论计算与试验数据的比较表明,Paris公式拟合精度与试验数据本身的离散性相关;Walker公式适用于描述镍基高温合金的疲劳裂纹扩展行为,且Walker公式中的三个材料参数的取值在一定范围之内,温度对材料参数的影响有一定规律可循;本文所采用的修正Paris公式,对于高温条件下的镍基高温合金,在低应力强度因子范围区的疲劳裂纹扩展速率预测具有很高精度,而在高应力强度因子范围区其理论预测值偏低。通过总结各个模型的研究,本文提出的统一Paris修正公式可以在有较多实验样本的情况下,比较精确的预测镍基高温合金疲劳裂纹扩展行为。
镍基单晶高温合金在高温下具有优良的综合性能,是航空发动机涡轮叶片的主要材料,对于单晶复杂叶片的制造,单凭铸造技术变得相当困难,必然涉及到单晶材料的连接问题,目前常用的连接方法是高温钎焊和瞬间液相扩散焊(TLP扩散焊)。钎焊所得接头性能、很难满足航空工业对于更高性能的要求;TLP连接接头中降熔元素残留影响其高温性能。为了得到性能更好的接头,提出了过渡液相辅助固相连接复合技术,母材液化的规律是该技术实现的前提。
本文选用BNi9、BNi5两种不同的中间层,对DD407镍基单晶高温合金进行过渡液相扩散连接。通过研究不同工艺参数条件下的母材液化区横截面形貌特征,分析工艺参数对液化区宽度的影响;同时研究了不同工艺条件下的界面组织特征及成分分布情况;通过对比分析上述两种中间层对母材的液化效果,综合分析了母材液化规律。采用BNi9中间层合金TLP扩散连接DD407镍基单晶高温合金。结果表明,母材液化宽度随着加热温度的升高而增加,母材液化宽度在1150℃达到大值60.7μm,过高的加热温度使得液相很快等温凝固;保温时间的增加使母材液化宽度增加,保温1min时,母材液化程度大;中间层合金厚度越大,母材的液化宽度越大,与加热温度和保温时间相比,中间层合金厚度对母材液化宽度的影响相对较小。

界面的组织主要由反应液化层和中间层固溶体组成。BNi5中间层合金连接DD407镍基单晶高温合金,工艺参数对母材表面液化规律如下:温度升高会促进母材液化,温度升高到1160℃时,母材液化宽度为28.5μm,母材向中间层合金液化界面平整;母材液化宽度随中间层厚度增加而增大,中间层厚度150μm时,母材液化宽度达到大值55.5μm。对比分析两种中间层材料对母材表面液化的影响,发现BNi9对母材的液化效果优于BNi5,前者具有明显的界面反应层,后者具有明显的强化相残留区。
BNi9的液化机制是通过降熔元素B向母材扩散,扩散区的熔点降低而使得母材液化。而BNi5的液化机制则是中间层中的共晶元素Si与母材相互作用,形成低熔共晶,使得母材液化。综合分析DD407镍基单晶表面液化的规律,归纳其影响因素主要有:降熔元素的种类、加热温度、保温时间、中间层材料的量,等等。K438镍基高温合金精铸件在铸造和使用过程中易出现缺陷,需要修复的问题,以Ni60粉末作为修复填充材料,采用激光熔覆的方式对K438镍基高温合金进行补焊修复,分别对单道、单层多道以及多层多道激光熔覆修复进行了工艺研究,并针对该合金在激光熔覆修复中的宏观形貌、显微组织及力学性能进行了分析。
Monel400钢板锻件用光学金相显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)以及能谱仪(EDS)等分析测试手段观察了工艺条件发生变化时激光熔覆修复组织的凝固特征,并对其显微硬度、微区残余应力以及磨损性能等力学性能进行测试,探讨了其磨损机理。工艺试验结果发现,提高激光功率,降低扫描速率或者降低粉末供给速度,都有助于提高熔覆层的熔深、熔宽和接触角,降低熔高。粉末供给速度与熔深和熔宽的关系不大,熔覆时过大或过小的扫描间距都会使表面不平整。