单晶镍基合金高温烃期间的组织结构及演化

通过测定［００１］取向单晶镍基合金的蠕变曲线，结合ＳＥＭ、ＴＥＭ观察表明，合金中组织结构的变化对蠕变抗力有明显影响。蠕变Ⅰ、Ⅱ阶段，蠕变的微观机制是位移的攀移；蠕变第三阶段，位错大量切入筏状γ＇相中，降低了合金的蠕变抗力，发现交替滑移使筏状γ＇相扭曲，致使γ＇／γ两相界面产生空穴或微裂纹，是蠕变断裂的直接原因。     

单晶镍基合金高温蠕变期间的组织结构及演化

通过测定［００１］取向单晶镍基合金的蠕变曲线，结合ＳＥＭ、ＴＥＭ观察表明，合金中组织结构的变化对蠕变抗力有明显影响。蠕变Ⅰ、Ⅱ阶段，蠕变的微观机制是位错的攀移；蠕变第三阶段，位错大量切入筏状γ相中，降低了合金的蠕变抗力，发现交替滑移使筏状γ相扭曲，致使γ／γ两相界面产生空穴或微裂纹，是蠕变断裂的直接原因。     

Ni基单晶高温合金的强化特点

本文研究一种在热腐蚀环境下工作的 Ni 基单晶高温合金错配度以及γ′筏状形成与性能的关系;通过蠕变和持久试验,研究合金的变形组织和强化特点。在变形过程中,基体运动位错遇γ′相受阻而在γ′相表面形成位错网络,这种位错结构在变形中形成了新的强化机制,提高了合金的蠕变抗力。     

一种含4.2%Re单晶镍基合金的蠕变行为与组织演化规律

通过蠕变曲线测定及组织形貌观察,研究了一种含4.2%Re镍基单晶合金的蠕变行为和组织演化规律。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,并测算出合金在稳态蠕变期间的激活能和应力指数。在蠕变初期,合金中γ′相沿垂直于应力轴方向形成N-型筏状结构,蠕变断裂后在远离断口区域形成的筏状γ′相逐渐转变成扭曲形态,在近断口区域的筏状组织转变成与施加应力轴方向呈近45°角度倾斜。合金在稳态蠕变期间的变形机制是位错攀移越过γ′相,位错的攀移通过割阶沿位错线运动而逐步实现;而在蠕变后期,合金的变形机制是位错剪切筏状γ′相。     

喷射成形高温合金FGH4095组织及断裂行为

采用喷射成形制备FGH4095高温合金坯,观察其组织及强化相γ’相形貌、尺寸和分布,研究了喷射成形沉积坯组织均匀性对力学性能的影响,分析了材料的拉伸断裂行为.结果表明:喷射成形FGH4095高温合金组织均匀细小,无宏观偏析,体密度为8.21 g/cm3,致密度达99.03%,具有较好的组织均匀性;基体中除了晶界上分布着块状γ’相颗粒外,在晶粒内部还存在大、小2种尺寸的γ’颗粒,其中大的γ’颗粒呈团簇状,小γ’颗粒呈圆形;经过热处理,大γ’颗粒逐渐熔解,晶粒内部新的细小γ’相析出,并且伴随着原有小γ’颗粒长大;拉伸过程中材料表现为韧性断裂,局部组织缺陷对拉伸强度有明显影响,而γ’相和碳化物阻碍位错运动,使得位错在γ’和碳化物区域堆积,并形成位错缠结.     

两种“W替Re”型低成本第二代镍基单晶高温合金的高温持久变形机制

用扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)观察两种“W替Re”型低成本第二代镍基单晶高温合金分别在982℃/248 MPa和1070℃/137 MPa条件下持久变形断裂后的微观组织，研究了其变形的机制。结果表明，两种合金的持久性能均达到第二代单晶高温合金的水平；持久变形断裂后γ’相连接并合并成“N型筏”结构，随着与距离断口位置的接近γ’相的扭曲变形程度加剧。在相同条件下8.5W+1.0Re合金γ’相的筏形化程度比8.0W+1.5Re合金低；与982℃/248 MPa条件相比，在1070℃/137 MPa下两种合金持久变形断裂后的界面位错网更加致密。在相同条件下，8.0W+1.5Re合金比8.5W+1.0Re合金的位错网更致密，8.5W+1.0Re合金在两条件下持久变形断裂后都能观察到剪切进γ’相的a<010>超位错；两种合金失稳断裂的主要原因是，γ基体中的a/2<110>位错剪切进入γ’相使筏形γ’相变形加剧，裂纹在γ/γ’界面处萌生和扩展，最终使合金断裂；γ/γ’两相界面上的位错网和a<010>超位错可在一定程度上提高合金的持久变形抗力。     

一种4.5%Re镍基单晶合金在980℃蠕变期间的变形与损伤机制

通过蠕变性能测试和组织形貌观察,研究了一种Re含量为4.5%Re(质量分数,下同)的镍基单晶合金的高温蠕变行为、变形和损伤机制。结果表明,4.5%Re合金在980℃/300MPa的蠕变寿命为169h。蠕变初期,合金中立方γ′相转变为垂直于应力轴的N型筏状结构。稳态蠕变期间,合金的变形机制为位错在基体中滑移和攀移越过筏状γ′相。蠕变后期,合金的变形机制为位错在基体中滑移和剪切进入筏状γ′相。由于γ基体通道较窄,位错在基体通道中滑移所需的阻力较大。剪切进入γ′相的110超位错可由{111}面交滑移至{100}面,形成K-W锁,从而抑制位错的滑移和交滑移,这是合金具有较好蠕变抗力的主要原因。主/次滑移位错的交替开动,可致使筏状γ′相扭曲,并促使裂纹在筏状γ/γ′两相界面萌生;裂纹沿垂直于应力轴方向扩展,直至断裂,这是合金的蠕变断裂机制。     

二次γ′相演化对DD6单晶高温合金蠕变性能的影响

采用FESEM和TEM研究二次γ′相演化对DD6单晶高温合金760℃/785 MPa和980℃/250 MPa蠕变性能的影响。结果表明：标准热处理的DD6合金经1120℃/4 h/AC处理，基体通道内析出二次γ′相。760℃/785 MPa蠕变时，基体通道内的二次γ′相在蠕变初期阻碍a/2〈011〉位错在基体通道内运动，促进{111}〈112〉滑移在一次γ′相开动，从而缩短孕育期时间，显著增加蠕变第一阶段应变和蠕变速率。980℃/250 MPa蠕变时，基体通道内的二次γ′相在蠕变初期快速回溶，二次γ′相对980℃/250 MPa蠕变行为基本没有影响。     

一种含4.5%Re/3.0%Ru的单晶镍基合金的高温蠕变行为

通过对含4.5%Re/3.0%Ru单晶镍基合金进行高温蠕变性能测试,并采用扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)对不同蠕变期间的试样进行组织形貌观察,研究了该合金的高温蠕变行为。结果表明,本实验所选用的单晶合金在高温蠕变期间具有良好的蠕变抗力,在1040℃/160MPa的蠕变寿命达到725h。高温蠕变初期,合金中γ′相沿垂直于应力轴方向转变成筏状结构,其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。高温蠕变后期,合金的变形机制是位错在基体中滑移和剪切筏状γ′相。位错的交替滑移使筏形γ′相扭曲,并在γ/γ′两相界面发生裂纹的萌生与扩展直至断裂,是合金在高温蠕变后期的断裂机制。     

一种含Re/Ru镍基单晶合金的蠕变行为及其机理

针对含Re/Ru单晶合金共晶组织中的高熔点元素和高推重比发动机材料的高承温能力等问题,研究了固溶温度和组织演化对其高温蠕变行为的影响。结果表明,在1328℃固溶处理的合金中仍存在粒状残余共晶,在1332℃固溶处理可将其消除,使合金在1100℃/140 MPa的蠕变寿命由321 h延长到476 h。在蠕变初期的合金中γ′相转变为N-型筏状组织,在蠕变后期位错剪切进入γ′相形成的位错锁,可抑制位错运动,使合金的蠕变抗力提高。但是高应变速率下位错的交替滑移使筏状γ′相扭折和形成亚晶,可降低合金的蠕变抗力,特别是筏状γ′相转变成“类块状”形态的逆向组织演化提高了应变速率,是合金高温蠕变较后期间的变形和损伤特征。其中,合金在1140℃寿命的大幅度降低,归因于γ′相的溶解使其尺寸减小和体积分数降低。     

The Influence of Elastoplastic Deformation on the Dislocation Structure of 15Kh2MFA Steel

The paper deals with dislocation structure of 15Kh2MFA steel upon static tension and elastoplastic strain cycling is studied. The dislocation density within small-angle boundaries is shown to grow with increasing plastic tensile strain and, in the case of elastoplastic cycling, with increasing strain amplitude and number of cycles. The growth of the dislocation density within small-angle boundaries upon elastoplastic cycling results in a smaller shear stress.     

纳米结构金属位错的研究进展

综述了国内外近年来对纳米结构金属位错的研究,包括位错的基本特征、研究方法以及定量分析.由于晶粒尺寸的减小,全位错的形成和运动变得困难甚至不可能,纳米结构金属更容易生成不全位错.在高分辨TEM图像观察实验中发现了大量孪晶或层错,也证实了不全位错的存在.着重讨论了晶界发射不全位错的形核、增殖以及在塑性变形过程中所起的作用.研究了纳米结构金属中的位错动力学,采用分子动力学模拟和高分辨透射电镜方法从不同层面上揭示了位错的形核、增殖、运动以及相互作用等过程.最后简单介绍了位错柏氏矢量以及密度的相关定量分析,其相关参数的表征对进一步弄清纳米结构金属的塑性变形机制具有重要意义.     

20CrMnTi钢位错密度的测定及其位错形态研究

为了探讨20CrMnTi钢的冷变形强化过程位错密度的分布与位错形态,采用X射线衍射法及多晶单线付氏分析理论,在实验基础上测量了不同应变量冷变形时20CrMnTi钢的位错密度,分析了应变量与位错密度及加工硬化的关系,利用透射电子显微镜对冷镦粗件的位错形态进行了观察.结果表明,位错密度随变形量的增加而提高,同时,随变形量增加加工硬化效果增强,晶体位错形态为"曲折"形位错线,应变量较大时位错呈胞状结构.     

Dislocation engineering and its effect on the oxidation behaviour

Abstract

Shot-peening of the surface of steel prior to oxidation can have a beneficial effect. Shot-peening can improve the oxidation resistance by introducing a localised plastic deformation in the near surface region resulting in an increase of the dislocation density. These dislocations can act in Cr-containing steels as fast diffusion paths for Cr promoting the formation of protective Cr-oxides. However, the effect of shot-peening has some limitations such as working temperature and microstructure. It has different effects on austenitic steels and ferritic martensitic steels. The effect of shot-peening can become futile due to recovery and recrystallisation of the alloy when subjected to higher temperatures for longer periods. In the present work, the main emphasis is put on the type of dislocation arrangement promoting the positive effect on the oxidation behaviour. Dislocation engineering was applied on shot-peened samples by means of some pre-annealing procedures resulting in a recovery process. During the process, dislocations were assumed to rearrange and form certain combinations nearer to the alloy grain boundaries. These arrays of dislocations can result in different oxidation behaviour. In the present study, 18 wt% Cr and 12 wt% Cr steels were shot-peened and vacuum annealed at 750°C for 1 h, 2 h, 3 h, 5 h and 15 h. Subsequently these steels were oxidised at 750°C. The mass gain in all cases is different for both steels, and in the case of both 12 wt% Cr and 18 wt% Cr steels the best oxidation resistance was achieved for the shot-peened +1 h pre-annealed sample.     

Theory of Nucleation on Dislocations

Cahn's theory of nucleation on dislocationshas been analyzed thoroughly and the imperfectionof the theory in some cases has been discussed.Arevised theory has been proposed with applicationto the problem of precipitation of M(CN)phase inaustenite.     

ODS铁素体钢中微裂纹形核过程的TEM原位观察

采用透射电子显微镜原位位伸范膜试样法研究了ＯＤＳ铁素体钢中位错发射及微裂纹形核，钝化和扩展的过程。结果表明，ＯＤＳ铁素体钢在原位拉伸时，裂尖首先发出大量位错并形成无位错区，保持恒位移，纳米级微裂纹在裂纹顶端连贯形核或在ＤＦＺ中不连续形核，这个微裂纹并不钝化成孔洞。     

高分子材料中的位错应力场及位错能量

用线粘弹性理论，求出了高分子材料中刃型位错、螺型位错的应力场及位错能量。     

Effect of crystallographic dislocations on the reverse performance of 4H-SiC p-n diodes

A quantitative study was performed to investigate the impact of crystallographic dislocation defects, including screw dislocation, basal plane dislocation, and threading edge dislocation, and their locations in the active and JTE region, on the reverse performance of 4H-SiC p-n diodes. It was found that higher leakage current in diodes is associated with basal plane dislocations, while lower breakdown voltage is attributed to screw dislocations. The above influence increases in severity when the dislocation is in the active region than in the JTE region. Furthermore, due to the closed-core nature, the impact of threading edge dislocation on the reverse performance of the p-n diodes is less severe than that of other dislocations although its density is much higher.     

Ni基高温合金单晶裂尖位错行为的动态研究——Ⅱ.界面对DFZ的影响

Ni 基高温合金中含有大量的γ′强化相,γ/γ′界面阻碍位错的运动,同时对裂尖无位错区(DFZ)的形成及尺寸都有很大的影响。可用以下表达式来描述两者间的关系:L(DFZ)=0.7X_(ob)~(1.07),其中 L(DFZ)为 DFZ 长度,X_(ob)为γ/γ′界面到裂尖距离。对实验结果进行了理论推算并同实验结果相吻合。     

AN IN SITU STUDY ON DISLOCATION BEHAVIOR OF THE CRACK TIP IN A SINGLE CRYSTAL Ni-BASE SUPERALLOY——Ⅱ.The Effect of Interface on DFZ

Ni 基高温合金中含有大量的γ′强化相,γ/γ′界面阻碍位错的运动,同时对裂尖无位错区(DFZ)的形成及尺寸都有很大的影响。可用以下表达式来描述两者间的关系:L(DFZ)=0.7X_(ob)~(1.07),其中L(DFZ)为DFZ 长度,X_(ob)为γ/γ′界面到裂尖距离。对实验结果进行了理论推算并同实验结果相吻合。