铌对镍基高温合金堆垛层错能的影响

在高温合金中,堆垛层错强化起着重要的作用。层错强化机制的主要特征在于其强化效果不随温度的升高而减弱。本实验采用X射线透射织构方法,测定了Nb对一种Ni基高温合金基体堆垛层错能的影响。测试结果表明,随着Nb含量的增加,所研究合金的层错能值逐渐下降,因而引起扩展位错宽度不断加大,使位错交叉滑移的阻力上升,结果导致合金高温强度的提高。     

钼对等离子堆焊钴基合金组织结构及性能的影响

采用光学显微镜，扫描电镜（SEM），X射线衍射（XRD），透射电镜（TEM）和磨粒磨损试验，研究了8％Mo对等离子堆焊钴基合金组织结构和性能的影响。结果表明，堆焊合金层主要是由面心立方的γ（Co）和六方结构的M7C3构成，并且在钴基固溶体中存在着许多堆垛层错。8％Mo的加入，没有改变合金层的相结构，但其亚结构却发生了变化，堆垛层错消失，在钴基固溶体中出现了大量的位错。8％Mo的加入，不但可以细化钴基固溶体和共晶体组织，还可以提高合金层中富Cr碳化物相的相对含量，有助于提高合金层的硬度和耐磨性能。     

W、Co对Ni合金层错能影响的热力学计算

运用置换原子计算层错能的热力学模型,计算了Ni-W、Ni-Co合金的层错能.结果表明:随温度升高合金的层错能提高.随着W、Co含量的提高,Ni-W、Ni-Co合金的层错能提高;随W、Co质量分数的增多,Ni合金层错能先增加后减小,存在极大值,但W使Ni合金层错能增加的幅度较小.     

TA15钛合金的高温蠕变行为

研究TA15钛合金在500~525℃下的高温蠕变行为,实验应力为250~350 MPa。计算合金在不同应力、不同温度下的稳态蠕变速率和应力指数以及蠕变激活能,并通过引入临界应力的概念对稳态蠕变的Arrhenius方程式进行修正,得出不同温度下的临界应力以及合金的真实蠕变应力指数,在此基础上研究其蠕变变形机制。研究结果表明,蠕变应力为350 MPa时,合金的蠕变激活能appQ=403.1 kJ/mol;500℃和600℃下,TA15合金的蠕变临界应力0?值分别为82.15 MPa和34.79 MPa;500℃,TA15合金的真实蠕变应力指数P值为1.7~4.3,600℃时,合金的P值为4.0~6.0;在实验温度和应力范围内,位错的攀移和滑移在TA15合金蠕变变形过程中的作用很大,其中以位错攀移为主,位错滑移为辅。     

Nb-Cr-Mo合金蠕变行为研究

通过Gleeble3500型热模拟机上的恒温恒应力压缩试验,研究了成分为Nb-22.5Cr-2.5Mo(%,原子分数)的Nb-Cr-Mo合金的高温蠕变行为。结果表明:Nb-Cr-Mo合金的稳态蠕变速率随应力的增加和变形温度的升高而加快, 1000℃和200 MPa条件下, Nb-Cr-Mo合金的稳态蠕变速率为5.3×10~(-5) s~(-1)。随着变形温度的升高, Nb基体中位错运动阻力减小,在温度和外力的作用下,有形成亚晶的趋势;随着变形温度的升高, Nb/NbCr_2两相颗粒间由于热膨胀系数不匹配和弹性模量之间的差异所导致的界面压应力进一步加大,从而促使Laves相颗粒中更多原子的相对运动,使得同步剪切机制更加明显,组织中的层错/孪晶结构密度明显增加,合金的蠕变抗力明显降低。蠕变变形过程中, Nb基体中位错的滑移、攀移,多边形化和Laves相NbCr_2中的同步剪切是Nb-Cr-Mo合金蠕变变形的主要方式。相对于未合金化的Nb-22.5 Cr合金,由于Mo对Nb基体的固溶强化,在基体中产生了柯氏气团钉扎位错,提高了合金的抗蠕变能力。     

固溶温度对镍基单晶高温合金蠕变性能的影响

通过对一种含2%Ru镍基单晶高温合金高温低应力及中温高应力条件下的蠕变性能测试和组织形貌观察,研究固溶温度对合金蠕变性能的影响。结果表明,铸态合金的成分偏析较严重,组织结构不均匀,在初熔温度以下,逐步提高固溶温度可以较大幅度地提高合金的高温和中温蠕变性能,蠕变时间增幅分别为63.7%、40.3%。测定合金在高温/低应力条件下的蠕变激活能493.4 kJ/mol,应力指数4.1。表明合金在高温低应力条件下的蠕变变形机制是位错在基体通道中滑移和位错攀移越过γ'相。     

镧对Ni-20Cr-20Co-18W高温合金持久性能的影响

本文指出,适量的La能显著提高Ni-20Cr-20Co-18W高温合金1000℃、4kg/mm~2的持久性能和蠕变激活能。La在该合金中的最佳含量为0.01～0.04wt.％。用离子探针、俄歇谱仪、扫描电镜、透射电镜等仪器研究发现,La主要富集在晶界上,有些La形成了氧化物和氧硫化物,一些La的氧化物可成为M_6C碳化物的核心,当La含量超过0.04wt.％后,还出现Ni_xLa等金属间化合物。用热蚀刻方法测量了合金的晶界能。用测量电阻率随温度变化的方法测得了合金的空位形成能。从理论上阐述了La降低晶界能和提高空位形成能的作用是改善合金持久性能的主要原因。     

FGH95镍基合金的组织结构与蠕变行为

通过蠕变曲线测定和组织形貌观察,研究了FGH95合金的蠕变特征与变形机制.结果表明:经高温固溶及"盐浴"冷却后,FGH95合金的组织结构由细小γ'相及粒状碳化物弥散分布于γ基体所组成,由于沿晶界不连续析出的粒状(Ti,Nb)C相可提高合金的晶界强度,并抑制晶界滑移,故使其在650℃、1 034MPa条件下有较小的应变速率和较长的蠕变寿命.合金在蠕变期间的变形机制是位错切割γ或γ'相,其中,当(1/2)<110>位错切入γ相,或<110>超位错切入γ'相后,可分解形成(1/6)<112>肖克莱不全位错或(1/3)<112>超肖克莱不全位错+层错的位错组态;蠕变后期,合金的变形特征是晶内发生单取向和双取向滑移,随蠕变进行位错在晶界处塞积,其引起的应力集中致使裂纹在晶界处萌生及扩展是合金的蠕变断裂机制.     

Y基非晶合金的形成及晶化动力学

利用单辊急冷法制备Y56-xZrxA124Co20(x=0,5,10)非晶合金,研究Zr含量对该非晶合金的形成能力及热稳定性的影响.研究结果表明,添加元素Zr可以提高Y56A124Co20合金的非晶形成能力和热稳定性,而且随着Zr含量增加,合金的非晶形成能力提高.通过示差扫描量热法(DSC)研究了Y56A124Co20和Y46Zr10A124Co20的晶化动力学,前者的玻璃转变激活能和晶化激活能分别为366.5 KJ/mol和259.7 KJ/mol,后者的玻璃转变激活能和晶化激活能分别为415.6 KJ/mol和319.5KJ/mol,从理论上说明添加元素Zr可以改善Y56A124Co20合金的非晶形成能力和热稳定性.     

不同La含量对Co-Ni-Cr-W合金蠕变激活能及空位形成能的影响

本文研究了不同La含量Co-Ni-Cr-W合金的蠕变激活能和空位形成能。用蠕变试验机测定了评定蠕变激活能Qc的数据。用测定高温电阻率的方法获得计算空位形成能Qv的电阻率增量数据。Qc和Qv值分别用下式计算: Qc=[dlnε_s/dln(1/T)σ=常数 ① lnΔρ=lnD-Qv/KT ②在①式中,ε_s是稳态蠕变速率,T和σ是试验温度和应力,Qc是蠕变激活能。在②式中,Δρ是电阻率增量,D是常数,Qv是空位形成能,K是波尔兹曼常数。试验表明,加入0.013～0.054(at.％)La可以提高合金的蠕变激活能Qc和空位形形成能Qv。结果也表明,加入0.60(at％)La则降低Qc和Qv值。     

单晶镍基高温合金的高温蠕变及相关参数

通过测定一种单晶镍基高温合金的高温拉伸蠕变曲线和位错运动的内摩擦应力σ0,建立了综合蠕变方程,计算出不同蠕变阶段的激活能和相关参数.结果表明在蠕变期间,内摩擦应力σ0随外加应力σ的增加而略有提高,但随温度升高而明显下降.在实验温度和应力范围内,在不同蠕变阶段,具有不同的激活能Q,时间指数m和结构常数Bi.因此,合金在不同蠕变阶段具有不同的蠕变机制.蠕变初期,形变机制是位错在基体通道中运动;而大量位错切入筏状γ'相中是蠕变第3阶段的主要特征,在γ'/γ两相界面产生空洞及空洞的聚集和微裂纹扩展是蠕变断裂的直接原因.     

一种[001]取向镍基单晶高温合金蠕变特征

研究了一种[001]取向镍基单晶合金的蠕变特征和变形期间的微观组织结构.结果表明:在低温高应力和高温低应力条件下,合金具有较长的蠕变寿命和较低的稳态蠕变速率;在700℃,720MPa条件下,透射电镜(TEM)观察显示蠕变期间的变形特征是1/2110位错在基体中运动,发生反应形成1/3112超肖克利(Shockley)不全位错,切入γ′相后产生层错.在900℃,450MPa条件下,没有出现蠕变初始阶段,γ′相从立方体形态演化成筏形;在加速蠕变阶段,多系滑移开动,大量位错剪切γ′相是变形的主要机制.在1070℃,150MPa条件下,γ′相逐渐转变成筏形组织,并在γ/γ′界面处形成致密的六边形位错网,位错网可以阻止位错切入γ′相,提高蠕变抗力;在蠕变后期,位错以位错对形式切入γ′相,是合金变形的主要方式.     

Mg-9Gd-3Y-0.3Zr合金的蠕变行为

研究Mg-9Gd-3Y-0.3Zr合金在不同温度(200~300℃)和应力(30~110MPa)条件下的蠕变行为,利用金相显微镜、透射电镜等分析蠕变过程中合金组织的演变。结果表明:温度较低时(200~250℃),蠕变曲线分为瞬时和稳态蠕变两部分,利用Arrhenius公式计算出合金的平均应力指数n=2,由此判断蠕变机制是晶界滑移机制,平均蠕变激活能Q=85.6kJ/mol;当温度为300℃时,合金经过短暂的瞬时蠕变和稳态蠕变阶段后,很快进入断裂阶段。n=4.2,蠕变机制为位错攀移机制,Q=145.5 kJ/mol。在温度较低时,稀土元素所形成的析出相β￠相阻碍位错的运动,从而提高合金的抗蠕变能力;随蠕变温度升高,析出相转变为β相,在晶界处聚集长大,使晶界处易产生应力集中,促使孔洞的形成,导致合金发生蠕变断裂。     

Ti-600合金蠕变性能及硅对其蠕变性能的影响

研究了Ti-600合金在3种温度(550、600、650℃)、5种应力(150、200、250、300、350 MPa)下的蠕变性能,并分析了硅化物对合金蠕变性能的影响。研究结果表明,Ti-600合金具有较小的稳态蠕变速率及较大的蠕变激活能,反映出该合金具有较好的蠕变抗力。当温度升高、应力增大时,Ti-600合金的稳态蠕变速率增大。600℃下,当蠕变应力高达350 MPa时,Ti-600合金的稳态蠕变速率低至3.72×10-7s-1。Ti-600合金的蠕变激活能最高可达574.6kJ·mol-1,最低为332.7 kJ·mol-1。在蠕变过程中,Ti-600合金内析出了S2型(TiZr)6Si3硅化物,能够钉扎位错、阻碍位错滑移,提高合金的蠕变抗力。     

温度和应力对Ti-47.5Al-6(Cr,Nb,W,Si,B)%合金蠕变性能的影响

研究了Ti-47.5Al-6(Cr,Nb,W,Si,B)%合金在不同试验温度和试验应力下的蠕变性能,并分析了不同试验条件下的蠕变机制.试验结果表明,该合金在760℃,100～150MPa具有良好的蠕变性能,在200MPa,700～800℃温度范围内蠕变激活能为U≈299kJ·mol-1,蠕变机制受原子扩散过程控制.在760℃和100～200MPa应力范围内,蠕变应力指数n从2.1变到4.2,故蠕变变形由高密度界面滑移控制变为位错攀移控制的回复蠕变.     

退火对V-4Cr-4Ti合金微观组织结构的影响

为了解高温退火前后V-4%Cr-4%Ti(记为V-4Cr-4Ti,下同)合金微观组织结构的变化,将合金在1000～1400℃,1×10-2Pa条件下退火不同时间(1h或3h)后,利用透射电子显微镜(TEM)分析了退火前后合金中位错、层错及孪晶的形态。分析结果表明,铸态合金中含有少量的层错和孪晶,但位错密度较高。高温退火后合金中的位错密度降低,层错、扩展位错的密度增加。孪晶密度随退火温度和退火时间的增加而增加。1200℃退火合金中的层错呈现规则的平行排列,层错使得基体衍射点发生分裂;孪晶的孪生面为钒的{211}晶面。在1300℃/3h退火合金中观察到了由大量微孪晶和位错组成的类"马氏体"结构。     

合金元素钴对12%Cr型铁素体热强钢蠕变性能的影响

研究了11Cr-6Co-Mo-V-Nb—N热强钢的高温强度和550℃、600℃蠕变性能,用透射电子显微镜观察了试验前后的显微组织,与不含Co的同类钢种进行了对比。低碳含Co的12％Cr钢(S/SAV)比不含Co的12％Cr钢具有较高的室温屈服强度、高温拉伸强度和550℃短时蠕变强度。强化的主要原因是低碳含Co钢中高位错密度促使细小的M_2X相析出引起的沉淀硬化作用。随试验时间增加M_2X转变为M_(23)C_6,S/SAV钢的抗蠕变性能逐渐降低到不含Co钢的水平。其600℃抗蠕变性能低于不含Co钢的原因,可能与Co降低钢的相变温度使基体晶格不稳定有关。     

第四代粉末高温合金成分选取范围研究

在综合分析第一至三代粉末高温合金发展思路并借鉴叶片合金的基础上,从高强度、高损伤容限和高工作温度要求出发,围绕固溶强化、沉淀强化和晶界强化,研究并确定了第四代粉末高温合金的成分选取范围:①γ′相形成元素Al+Ti+Ta+Nb≈9%~15%;②固溶强化元素Cr+Co+Mo+W≈30%~40%;③TCP相形成元素Cr+Mo+W≤20%;④一定量晶界强化元素(C、B、Zr、Hf)。     

Al-Fe-Si合金基体及强化相Al12(Fe,X)3Si价电子结构分析

基于EET理论,计算了Al-Fe-Si合金基体与强化相Al12Fe3Si,Al12(Fe,X)3Si的价电子结构,探讨了价电子结构与合金强化、合金相稳定性的关系及合金元素X对强化相稳定性的影响.结果表明:与基体α-Al相比,强化相Al12Fe3Si,Al12(Fe,X)3Si的n(A)值分别增强了248%,208%～231%,位错运动阻力分别增大2.48倍和2.08～2.31倍,从合金相价电子结构参数n(A)看,溶质原子固溶强化作用弱于析出相的强化作用;合金元素V,Cr,W,Mo,Mn的加入改变了Al12FeSi的价电子结构,使其原子状态组数σ(N)增加了2个数量级,使合金相的稳定性增强,进而延缓了粗化速度;V,Cr,W,Mo,Mn对Al12Fe3Si相稳定性影响的强弱顺序为Cr(Mn)→W(Mo)→V.     

退火处理工艺下Ti40合金蠕变组织研究

对Ti40合金进行600℃×4h／AC退火处理,并测试合金在500～600℃温度范同内250MPa应力下的蠕变性能、,实验结果表明,蠕变应力为250MPa的条件下,当蠕变温度不超过520℃时,合金蠕变性能较好,当蠕变温度升高到535℃时,合金蠕变性能急剧恶化,不能满足使用要求。Ti40合金蠕变稳态阶段是位错滑移塞积和攀移释放应力的动态平衡。当蠕变进入第三阶段,出现主位错的分解与合并以及位错之间的交割和缠结。在蠕变过程中,位错的缠结和塞积导致应力集中,最终在晶界处形成蠕变空洞。