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。     

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。     

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。     

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.     

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.     

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.     

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。     

温度对喷射成形GH742合金蠕变性能及其机制的影响

采用OM、SEM和TEM等分析手段对经过雾化沉积、热等静压、热锻和热处理的喷射成形GH742合金的蠕变试样进行分析,结合蠕变曲线和蠕变性能,重点研究了合金在不同温度下蠕变时的控制机制.结果表明,650℃时喷射成形GH742合金的蠕变变形性能良好,其控制机制为晶内滑移机制下的位错切割机制;750℃时喷射成形GH742的蠕变变形性能较差,其控制机制为晶界滑移与迁移机制和晶内滑移下的位错攀移机制.     

微量C对层片组织TiAl合金高应力蠕变变形的影响

通过研究C微合金化对层片组织Ti Al合金800℃/300 MPa蠕变变形行为、组织分解以及应变硬化的影响,以解释C微合金化对层片组织高应力蠕变变形均匀性的影响。结果表明:在Ti-47.5Al-2.5V-1.0Cr-0.2Zr合金中添加0.1%C(原子分数),显著改善了该合金的抗蠕变性能,其中,合金800℃/300 MPa蠕变变形进入第三阶段的时间增加了2.5倍,相同时间蠕变应变量降低了72%,同时使其最小蠕变速率降低了近一个数量级。添加C显著改善了该合金较高应力条件下抗蠕变性能及蠕变变形均匀性。其原因是C微合金化在合金层片团界和层片界面引入碳化物析出相,层片组织抵抗剪切变形的作用,从而延缓了蠕变变形过程中再结晶和层片组织分解的发生;同时,初始组织中的碳化物改善了合金的应变硬化能力,蠕变过程中在中断的γ层片台阶处析出的碳化物起到动态硬化效果,也是添加C改善Ti Al合金层片组织较高应力蠕变变形均匀性的原因。     

一种镍基单晶合金的组织演化与蠕变行为

通过蠕变曲线测定及组织形貌观察,研究了一种镍基单晶合金的蠕变行为和变形特征.结果表明:单晶合金在试验的温度和应力范围内,对施加应力和温度有明显的敏感性.由所得数据测算出合金的蠕变激活能和应力指数.蠕变初期在施加温度和应力场的作用下,立方γ′相逐渐转变成与施加应力轴方向垂直的N型筏状结构.稳态蠕变期间,合金的变形机制是位错攀移越过筏状γ′相,由于高温蠕变稳态阶段形成的N型γ′相筏状组织厚度较小,位错易于攀移,因而合金具有较大的应变速率.蠕变后期,由于塑性变形,在近断口处筏形γ′相转变成与应力轴方向呈45°角的形貌,合金的变形机制是位错剪切筏状γ′相.     

镍铬轴承合金固溶时效态组织特征与力学性能

研究了00Cr40Ni55Al3Ti轴承合金固溶态和时效态的组织特征及硬度变化规律。结果表明:随着固溶温度的升高,α-Cr相析出数量呈下降趋势,在1 200℃时α-Cr相尺寸最小,面积分数仅为8.45%;高于1 200℃时,α-Cr相尺寸逐渐增大,数量减少。固溶处理后冷却速度越快,α-Cr相析出数量越少,硬度降低;固溶温度在1 190~1 210℃之间以138℃/s进行冷却,经600℃×6 h时效处理后,硬度超过59.7HRC,合金微观组织主要由球状α-Cr相和均匀片层组织及弥散分布其中的纳米级γ′相组成,硬度较为均匀。1 200℃固溶处理以138℃/s进行冷却,经550℃保温6 h后,00Cr40Ni55Al3Ti合金显微组织为球状α-Cr相、片层组织和非片层组织,非片层组织面积分数约为32.21%,片层组织硬度达703HV,非片层组织硬度为249HV;当时效温度为600和650℃时,时效时间在5~7 h范围内,显微组织为均匀分布的片层组织和球状α-Cr相,硬度为676HV^712HV。00Cr40Ni55Al3Ti轴承合金在1 190~1 210℃之间进行固溶处理后快速冷却(冷却速度大于138℃/s),经600℃时效处理6 h后,洛氏硬度可达到60HRC以上。     

Ti60高温钛合金环材组织与性能的研究

研究了Ti60高温钛合金环材的组织和性能。结果表明,该合金环材经双重退火后的显微组织为双态组织,并含有强化相α2相及硅化物相;这种组织的环材具有良好的室温拉伸、高温拉伸、热稳定、蠕变和断裂韧性等性能匹配,它的各项主要性能与IM I834钛合金相当,可用于制作航空发动机压气机压气盘、叶片等构件。     

Creep behavior of Ti-25Al-10Nb-3V-1Mo

A study has been made of the role of microstracture in room-temperature tensile properties as well as elevated-temperature creep behavior of an advanced Ti₃Al-base alloy, Ti-25Al-10Nb-3V-lMo (atomic percent). Creep studies have been performed on this alloy as a function of stress and temperature between 650 °C and 870 °C, since the use of conventional titanium alloys has generally been restricted to temperatures below 600 °C. A pronounced influence of microstructure on creep resistance was found. Generally, the β solution-treated colony-type (slow-cooled or SC) microstructure showed superior creep resistance. This improved creep resistance in β/SC is accompanied by lower room-temperature tensile strength and ductility. Study of the stress dependence of steady-state creep rate indicates that increasing temperature caused a gradual decrease in the stress exponentn and a transition in creep mechanism at 870 °C, depending on applied stress level. Transmission electron microscopy observations of deformed dislocation structures developed during steady-state creep and room-temperature tensile tests, as well as the corresponding fracture modes, were used to interpret properties as a function of temperature. Finally, creep behavior of the present Ti₃Al alloy was found to be superior to that of conventional near-α titanium alloys. WONSUK CHO, formerly with Carnegie Mellon University, is Senior Research Staff Member, Kia Technical Center, Yeoeuido, P.O. Box 560, Seoul, Korea. JAMES WILLIAMS, formerly Dean of Engineering, Carnegie Mellon University.     

Features and effect factors of creep of single-crystal nickel-base superalloys

The creep behavior of two single-crystal nickel-base superalloys with [001] orientation has been studied by measuring the creep curves, internal friction stress of dislocation motion, transmission electron microscopy (TEM) observation and energy-dispersive X-ray analysis (EDAX) composition analysis. The results show that over the stress and temperature range, there are different creep activation energies, time exponents, and effective stress exponents in two alloys at different creep stages. The size and volume fraction of the γ′ phase in the tantalum-free alloy is obviously decreased with the elevated temperature. This results in the decrease of the internal friction stress during steady-state creep. Higher levels of tungsten in the alloy result in a smaller strain value and lower directional-coarsening rate during primary creep. During steady-state creep, the primary reason for the better creep resistance of the other alloy is that it contains more Al and also Ta, which maintains a high volume fraction of γ′ phase. The dislocation climb over the γ′ rafts is the major deformation mechanisms during steady-state tensile creep. The fact that the strain rate is decreased with the increase of the size and volume fraction of the γ′ rafts may be described by a modified constitutive equation that is based on a model of the rate of dislocation motion.     

温度对GH4169合金蠕变行为及机制的影响

在研究了温度对镍基高温合金GH4169蠕变行为及机制的影响基础之上，分析了其断口形貌和蠕变断裂机理。实验结果表明，随着蠕变温度的升高，GH4169合金的稳态蠕变速率逐渐升高，蠕变寿命显著降低，即该合金有极强的温度敏感性。蠕变过程中，γ″相长大聚集，并向δ相转变，随着蠕变温度的升高，γ″相向δ相转变速度加快，晶内的γ″相数量减少，δ相所占体积增加，尺寸增大，次生裂纹数量减少，尺寸减小。当蠕变温度为650 ℃时，断口中存在较多亮白色撕裂棱，韧窝尺寸大小不一，有少量析出物和碳化物；当温度提高到670 ℃时，韧窝尺寸减小，以浅韧窝为主，且出现解理面；当温度提高到690 ℃时，只存在少量韧窝，且δ相的数量显著增多，出现解理台阶，断裂方式为解理断裂或准解理断裂。      

30万,60万千瓦汽轮机紧固件用高温合金的研究

本文研究了GH26合金成分中最佳碳钛含量,抗应力松弛性能、抗蠕变性能和抗应力腐蚀性能,合金组织和在使用温度下长时时效后组织稳定性。合金制作的紧固螺栓和汽封弹簧片等部件已用于国产首台引进60万千瓦汽轮机组上。     

NiAl-28Cr-5.5Mo-0.5Hf-0.012P合金的蠕变性能研究

研究了热等静压态NiAl-28Cr-5．5Mo-0.5Hf-0．012P合金的高温蠕变行为。结果表明：实验合金具有较短的减速蠕变阶段和相当长的稳态蠕变阶段以及很高的蠕变应变；在研究的实验条件范围内，合金的蠕变变形机制为低温高应力下的位错粘滞滑移控制和高温低应力下的位错攀移控制；蠕变后合金的显微组织变化不大，表明蠕变断裂受孔洞及裂纹的形成和扩展所控制，而且蠕变断裂行为符合修正后的Monkman-Grant规律：Intf＋0.775lnε=1.104。     

Qualitative model for creep of AZ91D magnesium alloy

Creep properties of specimens taken from the core of AZ91D magnesium alloy ingots (9 pct Al, 1 pct Zn) were examined in the temperature range of 120 °C to 180 °C and stress range of 40 to 115 MPa. Solution-treated and aged creep specimens were also tested. The creep rates observed were about three orders of magnitude lower than those of pure magnesium, and elongations to fracture were seen to be at least twice those of pure magnesium. A minimum creep rate was reached after approximately 2/3 of the creep life of the specimens (except for the aged specimens, in which the minimum creep rate appears at the beginning of the test). A qualitative model for the creep process in proposed on the basis of the creep tests and optical, scanning electron, and transmission electron microscopy. This model proposes that dislocation motion on additional slip systems is the primary creep mechanism and that cracking acts as a stress relief mechanism. Structural instability dictates the amount of hardening and, hence, creep resistance.     

GH4033合金持久寿命和高拉塑性偏低问题探讨

通过对GH4033合金<Φ20mm棒材及扁材成品存在持久寿命和高拉塑性偏低问题的分析和讨论,得出以下结论:GH4033合金标准热处理后,存在700℃拉伸低塑性区;GH4033合金应按C含量0.045%～0.06%、w(Al+Ti)含量3.1～3.4%控制成分;调整热处理制度需要根据成分情况对持久寿命和高拉塑性进行兼顾,才能更好的满足标准要求。