一种镍钴基变形高温合金蠕变变形机制的研究

研究了一种新型镍钴基变形高温合金在650—815℃和不同加载载荷条件下蠕变后的变形组织.结果表明,经过固溶热处理后合金中存在2种尺寸的γ′相.当蠕变温度高于725℃时,大γ′相开始粗化.蠕变温度为650℃时,合金主要通过位错滑移切割γ′相形成层错的方式变形;蠕变温度在725—760℃之间时,蠕变变形组织主要为层错和微孪晶.随着加载载荷和蠕变温度的升高,层错和微孪晶不再独立存在于γ′相中,而是贯穿γ′相和基体;当蠕变温度升高至815℃时,合金主要通过位错绕过γ′相的方式变形.     

奥氏体不锈钢蠕变微观组织研究

对316LN不锈钢进行蠕变试验。在350和600℃条件下,在20~150 MPa的应力范围内老化500~2 000 h,蠕变后试样的显微组织通过光学显微镜(OM)和透射电子显微镜(TEM)观测。结果表明,在蠕变过程中,随着温度的升高以及时间的延长,基体的层错能提高,扩展位错逐渐变窄并出现了位错对。     

温度对2024铝合金蠕变行为的影响

研究不同温度下2024铝合金的蠕变行为,采用金相显微镜、扫描电镜以及透射电子显微镜观察蠕变后合金的微观组织变化。结果表明:在125～200℃蠕变温度下,当蠕变寿命接近100h时,2024铝合金的蠕变应力随着温度的升高明显下降;与125℃相比,150℃时合金的蠕变应力下降9.3%,在175℃时合金的蠕变应力下降30.3%;当蠕变温度为200℃时,该合金的蠕变应力下降幅度达到45.8%;在125～175℃下,合金在蠕变过程中的变形机制主要为位错在晶内的滑移;在200℃时,合金晶界开始发生滑移,合金变形由晶界滑移与位错在晶内的滑移协调完成;在合金蠕变断面上存在大量微孔,随着蠕变温度的升高,微孔的尺寸明显变大,当微孔尺寸超过3μm时,微孔对合金的断裂机制有显著影响;在125和150℃下,合金的蠕变断口呈现韧窝型穿晶断裂特征;在175和200℃下,合金的蠕变断口呈现沿晶断裂特征。     

TiAl-Nb合金在近750℃温度区间的蠕变行为

通过蠕变性能测试和组织形貌观察,研究了铸态TiAl-Nb合金在近750℃施加不同应力条件下的蠕变损伤行为。结果表明,合金的组织由不同取向的层片状γ/α_2两相组成,不同取向层片状组织的晶界为单一γ相。铸态合金在(750℃,300 MPa)蠕变期间的变形机制是位错和孪晶,且位错在层片状γ/α_2两相及孪晶中滑移。随蠕变进行,激活的位错数量增加,当蠕变位错与位错网相遇,可改变位错的运动方向,促进发生位错攀移,减缓应力集中。在蠕变后期,大量位错在近相界区域塞积,引起应力集中,可致使裂纹沿垂直于应力轴的层片状γ/α_2两相界面萌生与扩展,当不同横断面的裂纹通过撕裂棱相互连接,直至发生断裂,是合金在近750℃蠕变期间的损伤与断裂机制。     

含微量Ti和Al的钴基耐热合金的应力松弛行为

采用热模拟技术研究了含微量Ti和Al钴基耐热合金在不同温度下的应力松弛行为.结果表明,当温度高于600℃时,该合金才会发生应力松弛现象.其应力松弛曲线可以用二次延迟函数来描述.透射电镜观察表明,该合金低温变形机制为层错,高温时为位错,600℃时形成大量的位错和宽度窄的层错,800℃时发生位错滑移为主的回复蠕变,而在1 000℃时发生亚晶粒长大为主的回复蠕变.     

铸态TiAl-Nb合金的组织结构与蠕变性能

通过蠕变性能测试和组织形貌观察,研究了铸态TiAl-Nb合金在近890~910℃温度区间的蠕变行为。结果表明,铸态TiAl-Nb合金的组织结构主要由层片状γ/α_2两相组成,不同取向γ/α_2两相层片状组织之间存在不规则锯齿状形态的晶界,该锯齿状非层片晶界由单一γ相组成。在高温蠕变期间,合金具有较好的蠕变抗力和较长的蠕变寿命;合金在蠕变期间的变形机制是大量位错以位错列的形式剪切层片状γ/α_2两相,其中,大量位错在基体中滑移,发生反应可形成位错网,可促进位错的攀移,减缓应力集中,改善合金的蠕变抗力。与α_2-Τi_3Al相比,γ-TiAl相有较弱的强度。因此,蠕变期间合金中的裂纹易于在与应力轴呈45°角、且与层状结构相平行的晶界处萌生与扩展,直至蠕变断裂是合金在蠕变期间的断裂机制;其中,与层状结构相平行的断口呈光滑表面,而与层状结构呈一定角度的断裂表面存在撕裂棱,为较高强度的α_2-Ti_3Al相阻碍裂纹扩展所致。     

显微组织对TC18钛合金高温力学性能的影响

研究了等轴组织和片层组织TC18钛合金的高温拉伸和高温蠕变性能。结果表明,片层组织TC18钛合金的强度高于等轴组织,但塑性较差,而等轴组织TC18钛合金的综合性能较好。片层组织TC18钛合金的抗蠕变性能要好于等轴组织。在350~400℃时,其应力指数n小于2,蠕变机制为位错滑移;在450℃时,其应力指数n等于3,蠕变机制为位错攀移。     

Ta含量对镍基粉末高温合金高温蠕变变形行为和性能的影响

采用FESEM、TEM等实验技术,系统研究了750℃、600 MPa条件下,不同Ta含量的镍基粉末高温合金的蠕变性能和蠕变过程中显微组织和变形行为特征以及合金层错能对蠕变行为的影响.结果表明,随着Ta含量的增加,合金层错能呈非线性关系降低.蠕变变形各阶段的变形行为和位错组态的变化与层错能密切相关.低Ta含量合金层错能相对较高,基体位错a/2<110>滑移被阻止在γ/γ'内界面处,不易发生位错分解,可直接进入γ'相中形成反相畴界(APB)或通过Orowan环弓弯模式绕过γ'相;当合金中Ta含量中等时,合金层错能降低,促进在γ/γ'内界面处基体位错发生分解,产生a/6<112>Shockley不全位错开始剪切γ'相,形成超点阵层错(超点阵内禀层错(SISF)或超点阵外禀层错(SESF))和扩展层错(ESF)进而转化形成形变孪晶,呈现层错和形变孪晶共同强化效应,提高蠕变性能;而高Ta含量合金层错能很低,有利于位错在不同{111}滑移面上同时形成尺寸较宽的扩展层错,并出现相互交结的交叉层错抑制形变孪晶的形成,加快蠕变形变裂纹发展.因此,合金中加入适量Ta能有效降低层错能,提高形成不全位错剪切γ'相能力和形成显微孪晶能力,增加蠕变抗力,有效改善合金蠕变性能.     

AZ31镁合金超塑性及其变形机制图

在温度为400～440 ℃、应变速率为10-2～10-4 s-1范围内,研究挤压态AZ31镁合金的超塑性.结果表明,当应变速率较高时,颈缩是超塑性断裂的主要原因.温度越高,应变速率敏感指数m值越大, AZ31镁合金的超塑性伸长率越高.当应变速率较低时,空洞扩张是影响超塑性断裂的主要原因,温度越高,超塑性伸长率越低.研究了超塑性变形机理,建立了超塑性变形机制图,结果表明,温度为400 ℃或420 ℃、应变速率较低时,AZ31镁合金的超塑性变形属于溶质拖曳的位错蠕变机制;当应变速率较大时,属于攀移控制的位错蠕变机制.温度为440 ℃时,AZ31镁合金的变形机制符合晶格扩散控制的位错蠕变.     

定向凝固NiAl-Cr(Mo)-W/Nb合金的拉伸蠕变行为

采用SEM和TEM分析蠕变前、后的显微组织,研究定向凝固NiAl-Cr(Mo)-W/Nb合金在1223～1373K温度区间的拉伸蠕变行为的机理。结果表明:定向凝固NiAl-Cr(Mo)-W/Nb合金的横向显微组织为典型的胞状共晶,纵向显微组织具有明显的方向性,Cr(Mo)相以片层状沿凝固方向分布。在所采用的温度和外加应力条件下,合金蠕变曲线均具有较短的减速蠕变阶段和相当长的稳态蠕变阶段及较高的蠕变应变,蠕变应变范围为15%～28%。蠕变过程发生动态回复和动态再结晶,蠕变过程是由扩散和位错蠕变共同控制。合金蠕变断裂主要受蠕变裂纹的形成与扩展的控制,蠕变断裂的方式为沿相界的剥离。