INFLUENCE OF W AND Co ON HIGH TEMPERATURE CREEP BEHAVIOUR OF Ni-20Cr BASE ALLOYS

本文研究了不同W和Co含量的Ni-20Cr基合金的高温稳态蠕变行为。结果表明,W和Co均可提高合金的蠕变激活能Q_c,它服从Q_c=Ae~(kx/lge的关系.Ni-Cr-Co-W合金的稳态蠕变速率(?)_s也服从(?)_s=Cσ~mexp(-Q_c/RT)的关系。还指出,Ni-Cr-Co-W合金的稳态蠕变速率(?)_s与堆垛层错能γ之间,有(?)_s ∝γ~(1.4)的关系。     

γ强化镍基合金蠕变摩擦应力的测定

一、蠕变摩擦应力在高温和中等应力下,金属和合金的稳态蠕变速率ε_s符合指数律,即ε_s=Aσ~nexp(-Q_c/RT)(1)其中,A是材料常数,σ是外应力,n是外应力指数,Q_c是蠕变激活能.但是,复杂合金的外应力指数和表观蠕变激活能比纯金属的高得     

CREEP FRICTION STRESS OF γ' STRENGTHENED Ni-BASE SUPERALLOYS

<正> 一、蠕变摩擦应力 在高温和中等应力下,金属和合金的稳态蠕变速率ε_s符合指数律,即 ε_s=Aσ~nexp(-Q_c/RT)(1)其中,A是材料常数,σ是外应力,n是外应力指数,Q_c是蠕变激活能.但是,复杂合金的外应力指数和表观蠕变激活能比纯金属的高得     

某些镍基高温合金蠕变性能的研究

对镍基高温合金的持久性能、蠕变性能的研究虽多,但有关稳态蠕变速率的研究却比较少。研究稳态蠕变速率(?)_s对应力σ和温度T的依赖关系可以提供有关蠕变过程的基本参数,同时,借助于(?)_s和持久时间t_r之间的关系,它又可以反映合金的持久性能。为了研究γ′相对蠕变参数的影响,在本工作中我们一方面研究了两种不含γ′相的单相合金,另一方面也研究了四种含γ′相的高温合金,其主要成分见表1。     

固溶强化高温合金堆垛层错能与高温蠕变性能的关系

本研究采用Dillamore等人提出的X射线织构法,测定了Ni-Cr-W-Co固溶强化型高温合金基体层错能与合金化元素Co和W含量的关系,研究了合金层错能γ与合金高温稳态蠕变速率ε_s(1000℃,39MPa)的关系.试样经1230℃,10min固溶处理后空冷,再冷轧至0.075mm,形     

CORRELATION BETWEEN STACKING FAULT ENERGY AND CREEP PROPERTY OF SOLID SOLUTION STRENGTHENING SUPERALLOYS

<正> 本研究采用Dillamore等人提出的X射线织构法,测定了Ni-Cr-W-Co固溶强化型高温合金基体层错能与合金化元素Co和W含量的关系,研究了合金层错能γ与合金高温稳态蠕变速率ε_s(1000℃,39MPa)的关系.试样经1230℃,10min固溶处理后空冷,再冷轧至0.075mm,形     

Nb对Ni-Cr-Ti型变形高温合金稳态蠕变行为的影响

Nb在合金中以大约5∶3∶1的比例分布在γ,γ′和碳化物相中,随着合金中Nb含量增加,应力指数m减小,Q_(app)增加,并满足关系式 Q_(app)=Be~(kx/lge) Nb降低合金晶粒度和γ基体堆垛层错能,稳态蠕变速率服从 _s∝L~b γ_SFE)~α Nb增加γ′相体积分数,颗粒半径和长程有序度。若引进有效应力(σ-σ_b)来描述稳态蠕变速率的应力关系,蠕变表达式为 _s=A_1L~bγ_(SFE)~α(σ-σ_b)~n0exp[-(Q_(app)/RT)]薄膜透射电镜观察表明:在(111)滑移面上α/2[10]全位错切割γ′相时被分解为α/6[11]和α/6[2]偏位错。测得超点阵位错对间距约为100—165,与所测得的γ′相颗粒尺寸相近。     

INFLUENCE OF Nb ON STEADY-STATE CREEP BEHAVIOUR OF Ni-Cr-Ti TYPE WROUGHT SUPERALLOY

Nb在合金中以大约5∶3∶1的比例分布在γ,γ′和碳化物相中,随着合金中Nb含量增加,应力指数m减小,Q_(app)增加,并满足关系式 Q_(app)=Be~(kx/lge) Nb降低合金晶粒度和γ基体堆垛层错能,稳态蠕变速率服从 _s∝L~b γ_SFE)~α Nb增加γ′相体积分数,颗粒半径和长程有序度。若引进有效应力(σ-σ_b)来描述稳态蠕变速率的应力关系,蠕变表达式为 _s=A_1L~bγ_(SFE)~α(σ-σ_b)~n0exp[-(Q_(app)/RT)]薄膜透射电镜观察表明:在(111)滑移面上α/2[10]全位错切割γ′相时被分解为α/6[11]和α/6[2]偏位错。测得超点阵位错对间距约为100—165,与所测得的γ′相颗粒尺寸相近。     

镍基铸造合金稳态蠕变行为的研究

本文研究了一种高粒子含量镍基铸造合金稳态蠕变行为。通过对不同温度(800,850,900℃),不同应力(22,24,28kgf/mm~2)蠕变变形测量,得出稳态蠕变速率表达式分别为: ε_s=8.01×10~(15)exp(-53170/T) ε_s=2.01×10~(18)σ~(9.58) ε_s=1.06×10~2σ~(9.58)exp(-53170/T) 蠕变速率与应力满足乘方关系,应力指数n=9.58;蠕变速率与温度满足指数函数关系,蠕变激活能Qc=445千焦耳/克原子。本文初步探讨了合金稳态蠕变过程的机制。薄膜透射电镜和蠕变过程分析指出,带割阶位错通过间隙原子扩散由位错攀移粒子控制蠕变过程。     

Effects of W Concentration on Creep Microstructure and Property of Novel Co-Based SuperalloysEI北大核心CSCD

以γ’相强化的Co-Al-W高温合金(Co-9Al-xW,x=8、9、10，原子分数，%)为研究对象，耦合CALPHAD和晶体塑性本构关系，建立了高温加载时微观组织演化的三元弹塑性相场模型，考察了W含量对蠕变过程中γ’相演化行为和蠕变性能的影响。结果表明，随W含量增加，γ’相体积分数增加，γ基体塑性变形降低，筏化形成并提前，导致蠕变性能提高。不变矩分析表明，9W和10W合金中筏组织形成是出现稳态蠕变阶段的主要原因。应力/应变分析表明，高W合金γ基体中较大的错配应力减小了塑性变形。     

固溶处理对提高定向凝固镍基高温合金蠕变强度的作用

本文研究高温固溶处理对一种定向凝固高强度镍基高温合金的组织和性能的影响。实验结果表明,细小γ′尺寸(α)和体积分数(ν_f)都随固溶温度的升高而增大。随着固溶温度的升高,持久寿命延长,而第二阶段蠕变速率降低。经1210—1250℃高温固溶并900℃,16h时效处理(空冷)后,合金可成倍延长760℃,66kgf/mm~2的持久寿命(τ_f),而第二阶段蠕变速率((?))却随之降低,它们之间的关系符合(?)~(m·τ_f=c,其中m≈1,c=8.0.第二阶段蠕变速率((?))是细小γ′尺寸(α)和体积分数(ν_f)综合作用的结果,且εαα/ν_f~(2/3)。用透射电镜观察了第二阶段蠕变过程位错亚结构的变化。在中温第二阶段蠕变下,在γ基体上存在高密度的不规则的三维位错网络,而在γ′粒子中,只发现少数位错对;在高温第二阶段蠕变下,在γ/γ′界面上形成规则的二维位错网络。按照位错攀移模型,提出一种第二阶段蠕变机理。     

ROLE OF SOLUTION TREATMENT IN IMPROVING THE CREEP STRENGTH OF A DIRECTIONALLY SOLIDIFIED NICKEL-BASE SUPERALLOY

本文研究高温固溶处理对一种定向凝固高强度镍基高温合金的组织和性能的影响。实验结果表明,细小γ′尺寸(α)和体积分数(ν_f)都随固溶温度的升高而增大。随着固溶温度的升高,持久寿命延长,而第二阶段蠕变速率降低。经1210—1250℃高温固溶并900℃,16h时效处理(空冷)后,合金可成倍延长760℃,66kgf/mm~2的持久寿命(τ_f),而第二阶段蠕变速率((?))却随之降低,它们之间的关系符合(?)~(m·τ_f=c,其中m≈1,c=8.0.第二阶段蠕变速率((?))是细小γ′尺寸(α)和体积分数(ν_f)综合作用的结果,且εαα/ν_f~(2/3)。 用透射电镜观察了第二阶段蠕变过程位错亚结构的变化。在中温第二阶段蠕变下,在γ基体上存在高密度的不规则的三维位错网络,而在γ′粒子中,只发现少数位错对;在高温第二阶段蠕变下,在γ/γ′界面上形成规则的二维位错网络。按照位错攀移模型,提出一种第二阶段蠕变机理。     

Ni63W30Co5TiAl合金高温塑性变形行为

采用Gleeble-3800热模拟试验机,在1000～1250℃温度范围,以0. 01～10 s~(-1)应变速率对Ni63W30Co5TiAl合金进行轴向热压缩试验,获得该合金的真应力-真应变曲线,并对Ni63W30Co5TiAl合金不同变形条件下的变形组织进行了系统观察与分析。结果表明,Ni63W30Co5TiAl合金流变曲线表现为典型的动态再结晶软化类型,流变应力随着应变速率的升高和变形温度的降低而逐渐增加;在1150～1200℃温度范围,Ni63W30Co5TiAl合金可获得细小均匀的等轴完全动态再结晶晶粒组织,而当变形温度高于1200℃时,合金的完全动态再结晶晶粒发生长大;另外,计算得到Ni63W30Co5TiAl合金的热变形激活能Q为398. 9403 kJ·mol~(-1),临界应变ε_c和稳态应变ε_s与ln Z近似呈线性增长关系。基于双曲正弦函数模型建立了Ni63W30Co5TiAl合金的峰值应力热变形本构方程。     

一种2%Ru镍基单晶合金的高温蠕变行为及断裂特征

通过蠕变性能测试和组织形貌观察,研究了一种新型2%Ru镍基单晶高温合金的蠕变行为及断裂特征。结果表明,合金在1 070～1 100℃、127～147 MPa条件下具有较好的蠕变性能,合金在稳态蠕变阶段的表观蠕变激活能Q=410.5 kJ/mol,应力指数n=4.74。合金在蠕变稳态阶段的变形机制是位错在基体中滑移和攀移越过γ′相,蠕变后期,位错可剪切进入γ′相。在高温/低应力条件下,合金中的γ′相可形成筏状组织,裂纹由筏状γ′相与基体相界面处萌生,随裂纹扩展、聚集、连通,合金蠕变抗力急剧下降,最终导致合金蠕变断裂。     

6%Re/5%Ru单晶镍基合金的超高温蠕变行为和影响因素EI北大核心CSCD

通过对6%Re/5%Ru单晶镍基合金(质量分数)进行蠕变性能测试和组织观察,研究了合金的超高温蠕变行为和影响因素。结果表明:测定出合金在(1160℃,120 MPa)的蠕变寿命为206 h。中期稳态阶段,位错在基体中滑移和攀移越过γ′相是合金的变形特征,γ基体中溶解的难熔元素可增加位错在基体中运动的阻力。超高温蠕变期间,随温度提高γ′相发生溶解,可减小筏状γ′相的尺寸,提高位错攀移越过γ′相的速率,特别是当温度大于1170℃时,合金的施加温度敏感性使筏状γ′相的尺寸减小,应变速率提高,这是合金蠕变寿命大幅度降低的主要原因。蠕变后期,基体位错可在位错网破损处切入γ′相,其中,切入γ′相的位错可由{111}面交滑移至{100}面形成K−W锁,抑制位错的滑移和交滑移,可改善合金的蠕变抗力。而在颈缩区域较大的有效应力可开动位错的双取向滑移,致使筏状γ′相扭折,并在扭折区域发生裂纹的萌生和扩展,直至断裂,这是合金在超高温蠕变期间的变形和损伤机制。     

含Mo单晶镍基合金的高温蠕变及损伤行为

通过蠕变性能测试及组织形貌观察,研究含3%和5%(质量分数)Mo无Re单晶镍基合金的高温蠕变和损伤行为。结果表明:与3%Mo单晶合金相比,5%Mo无Re单晶合金具有较好的蠕变抗力和较长的蠕变寿命,测定出5%Mo单晶合金在1040℃、137 MPa的蠕变寿命为556 h。在施加的温度和应力范围内,测定出合金在稳态蠕变期间的表观蠕变激活能Q=484.7 kJ/mol。合金在稳态蠕变期间的变形机制是位错在基体中滑移和攀移越过筏状γ′相;合金在蠕变较后阶段的变形机制是位错剪切进入筏状γ′相。随蠕变进行,位错的交替滑移致使合金中筏状γ′相发生扭曲,并在筏状γ′/γ两相界面发生裂纹的萌生和扩展,直至断裂,是合金在高温蠕变后期的损伤与断裂机制。     

一种含Re单晶镍基合金的组织结构与蠕变性能

通过组织形貌观察及蠕变曲线测定,研究了一种含Re镍基单晶合金在高温的蠕变行为。结果表明,合金经完全热处理后的组织结构是立方γ′相以共格方式嵌镶在γ基体中。在试验的温度和应力范围内,与无Re合金相比较,含Re合金有较好的蠕变抗力及较长的蠕变寿命,并测算出合金在稳态期间的蠕变激活能与应力指数。通过分析位错攀移越过筏状γ′相及影响合金应变速率的因素,研究了合金在稳态蠕变期间的变形机制,其中,元素Re溶入γ基体后可有效阻碍位错运动,降低合金的应变速率,是使合金具有较低应变速率和较长蠕变寿命的主要原因。     

预压缩处理对镍基单晶高温合金蠕变变形机制的影响

对[001]取向镍基单晶合金进行预压缩处理,获得P-型筏状结构后进行拉伸蠕变实验,测定P-型γ'合金(预压缩态)与立方γ'合金(热处理态)的相对蠕变性能.结果表明:在800 ℃,600 MPa条件下,P-型γ'合金的初期蠕变应变及稳态蠕变速率相对较高,而持久寿命相对较短.TEM观察显示,P-型γ'合金在蠕变初始阶段除了基体中的{111}<110>多滑移启动外,位错还以层错和超位错的形式切入γ'相.在980-1020℃温度区间及恒定载荷200 MPa条件下,P-型γ'合金的稳态蠕变速率相对较低,持久寿命相对较高.在稳态蠕变初期,合金中的γ'相有效地抑制了位错沿垂直γ/γ'界面的攀移运动;而在稳态蠕变中期,γ'相被稠密的位错网包围,位错难以切入,合金的蠕变抗力提高.     

[011]取向镍基单晶合金蠕变特征

研究了一种[011]取向镍基单晶合金的拉伸蠕变特征及其变形期问的微观组织结构.结果表明:在750℃/680 MPa条件下,合金的初期蠕变和稳态蠕变速率相对较高,蠕变寿命较短.TEM观察显示,蠕变期间的变形特征是1/20<110>位错在基体中运动,发生反应形成1/3<112>超Shockley不全位错切入γ'相后产生层错;在870℃/500 MPa条件下,蠕变中期出现不均匀滑移带并有大量超不全位错剪切γ'相,使合金具有较高的应变速率;在980℃/200 MPa条件下,合金具有较长的蠕变寿命和较低的稳态蠕变速率.不同Burgers矢量的位错相遇发生反应形成界面位错网,位错网可以阻止位错切入γ'相,γ'相沿[010]方向扩散生长,逐渐转变成筏形组织.蠕变后期位错切入,γ'相,是合金变形的主要方式.     

Re对单晶镍基合金蠕变行为的影响

通过对有Re和无Re单晶镍基合金进行蠕变性能测定,结合组织形貌观察,研究了Re对单晶镍基合金蠕变行为的影响.结果表明,Re可有效提高合金的高温蠕变抗力,与无Re单晶合金相比较,加入2%的Re后,可使合金在高温低应力条件下的蠕变寿命有较大幅度的提高,计算出2%的Re合金在稳态蠕变期间的蠕变激活能Q=478.6 kJ/mol,应力指数n=5.1.合金在蠕变初期的变形特征是(1/2)<110>位错在基体通道中滑移,运动位错相遇发生位错反应,在γ、γ'两相界面处形成位错网,可提高合金的蠕变抗力.蠕变后期,合金的变形机制是<110>超位错切入筏状γ'相内.