镍基合金的析出相及强化机制

用结构分析和性能测试方法,研究了2种镍基合金（617和625）的时效析出相及强化机制。结果表明：在760℃时效过程中,617和625合金均析出面心立方结构的M23C6碳化物和面心立方有序结构的γ′相,M23C6碳化物分布于晶界和晶内,γ′相分布于晶内。此外,625合金还析出体心四方结构的γ″相。2种合金的晶内析出相（M23C6和γ′）稳定性好,617合金的晶界析出相（M23C6）在760℃时效3000 h后聚集长大,仍为不连续分布,可阻碍晶界滑移;625合金的晶界相（γ″相）随760℃时效时间延长数量增多。M23C6作为时效态617合金的主要析出相,弥散分布于晶界和晶内,有利于析出强化,从而提高了617合金的强度和硬度。γ″相作为625合金中的强化相,γ″相与基体（γ）之间的点阵错配度大,共格应力导致的强化作用明显,导致时效态合金的高屈服强度和硬度。     

AZ91 Mg-Al合金中γ-Mg17Al12析出相的多重位向关系及{112}γ伪孪晶关系

应用透射电镜（TEM）研究了时效AZ91 Mg-Al合金中三种形态的γ-Mg17Al12析出相（bcc)的多重位向关系及析出相颗粒间的{112}伪孪晶关系。这三种板条状，六棱柱状或短棒状的析出相分别与Mg基体（hcp)保持Burgers,Crawley和Porter位向关系，在同种析出相颗粒之间或异种颗粒之间能形成不具有孪晶结构特征的{112}γ伪孪晶关系，从晶体学角度解释了这种多重位向关系及伪孪晶的生成机制。并从单个析出相与基体间的匹配程度解释了这三种析出相的析出密度存在较大差别的原因。     

合金元素对Cu/γ-Fe界面特性影响的第一性原理研究

采用基于密度泛函理论的第一性原理方法,计算合金原子在Cu/γ-Fe界面不同点阵位置的置换能,确定合金元素在Cu/γ-Fe界面模型的占位。通过对晶格错配度、界面结合能、界面能和电子结构的计算分析合金元素对Cu/γ-Fe界面特性的影响。计算结果表明:合金元素B、Si、P、Al、Zr使界面结合能增大,增强Cu/γ-Fe界面稳定性;B、Si、P等11种合金元素则会使界面能降低,有利于γ-Fe的时效析出形核。因此,B、Si、P、Al、Zr可以促进γ-Fe的析出,同时形成稳定的γ-Fe相。通过合金原子相对体积、晶格错配度和差分电荷密度的计算,分析合金元素的作用机制。     

镍基单晶高温合金γ和γ′相合金元素分布特征

用测算的办法分析了镍基单晶高温合金中γ和γ′相元素的分布特征.枝晶干和枝晶间γ和γ′相的化学成分测算表明,Cr、Mo、Co主要分布在γ相中,Ta、Al主要分布在γ′相,Ta在γ和γ′相中的分配比最大,W的分配比最小,Cr、Mo、W元素的分布特征为01,为正分布.对枝晶干和枝晶间错配度的测算表明,枝晶干和枝晶间的错配度相差较大,枝晶间的γ-γ′错配度大于枝晶干的错配度,这与试样中这两个区域γ′的尺寸大小和形态特点相对应.     

一种试验第三代单晶高温合金1100℃长期时效组织演化

通过1100℃长期时效100-800小时,研究了一种试验第三代单晶高温合金组织演化规律,结果表明：随着时效时间的增加,枝晶干γ‘相逐渐变得粗大和不规则;而枝晶间γ’相形貌则随着时效时间的延长呈规则立方、合并长大、筏排化规律演化。枝晶干与枝晶间这种不同的γ‘相演化规律主要由合金元素的偏析造成。时效300小时后,枝晶干析出了少量的针状TCP相,随着时效时间增加,枝晶干处TCP相析出量增加;枝晶间直到800小时仍未发现TCP相析出;TEM和EDX分析表明析出相为σ相,富含Re、W元素。     

固溶时效Mg-4Y-3Nd合金析出相与基体的微观结构

用XRD衍射和透射高分辨HTEM方法分析Mg-4Y-3Nd合金在固溶处理525℃×8 h、时效温度250℃、时效时间16 h状态下的显微组织、析出相的点阵结构和基体点阵常数变化。结果表明:经过固溶时效的Mg-4Y-3Nd合金的显微组织由α-Mg固溶体、析出相Mg24Y5、Mg41Nd5和Mg14Nd2Y组成。析出相在晶内和晶界同时析出,晶内析出相形状为块状或短杆状,呈弥散分布,晶界上析出相呈三角形为链状分布,时效析出相Mg14Nd2Y与基体为半共格界面位相关系。随着析出相的生成,基体的点阵常数变大,同一晶面的衍射角(2θ)减小,晶面间距增大。     

长期时效对GH4586B合金组织及室温拉伸性能的影响

利用扫描电镜对GH4586B合金在750℃下时效1500 h过程中的显微组织和室温拉伸断口进行观察分析。结果表明,GH4586B合金在时效过程中无有害TCP相(拓扑密堆相)析出,晶内析出尺寸差异较大的两种γ′相粒子,随着时效时间的延长,大尺寸的γ′相逐渐长大,形貌由球形逐步转变为方形,且间距也逐渐变大,这种γ′相析出的特征有利于合金强韧性的匹配;合金在室温下随着时效时间的延长,强度和塑性发生变化,时效500 h后合金具有较好的强度和塑性的匹配,这与γ′相析出的形貌、分布、数量直接相关;通过室温拉伸断口的形貌分析,合金断裂均具有塑性断裂特征。     

Al-Mg-Si合金中U1和U2相的原子成键与性能

应用EET理论和改进的TFD理论对Al-Mg-Si合金时效过程中析出的U1与U2相的原子成键和结合能进行计算。结果表明:两相晶胞中最强键和次强键都是Al—Si键,其键络比基体Al晶胞中的最强键络都强得多;两析出相晶胞中都以较强的Al—Si键构成主要键络骨架结构,起到增强基体键络强度、强化合金的作用。由于析出相U1比析出相U2具有更强的Al—Si键络结构,且结合能较大,因此,相对U2相来说,U1相更稳定。计算结果还表明:(001)Al//(110)U1相界面处电荷保持连续且连续性较好,界面应变能较低,界面较稳定;界面(001)Al//(010)U2处的面电荷密度偏离连续条件,因此在此界面处,应力较大,界面原子键匹配较差,界面储能(应变能)较高,容易成为新相形核、长大和裂纹萌生的地方。     

一种单晶镍基合金热处理期间的组织演化与分析

通过对一种单晶镍基合金的差热曲线分析和不同条件热处理后的组织形貌观察，结合有限元分析，研究了合金中‘γ’相在热处理期间的组织演化规律。结果表明：实验用合金的热处理‘窗口’是48℃，在1300℃γ，相有最大的溶解速度，1040℃析出的γ’相最为稳定；确定出该合金的热处理工艺为1280℃，4h，AC＋1300℃，4h，AC＋1040℃，4h，AC＋870℃．24h,AC.一次时效期间，在界面能和共格应变能的作用下，γ’相长大呈立方体形貌；二次时效期间。γ’相略有长大，立方度增加，排列更加规则。其中，时效期间，共格界面的γ’相按“台阶机制”优先沿（100）取向扩散生长呈立方体形貌，而晶格错配应力的对称分布是使立方γ’相得以稳定存在的主要原因。     

热处理对定向镍基高温合金DZ951γ′相的影响

采用光学显微镜和SEM研究了热处理对定向镍基高温合金DZ951组织的影响。结果表明：选择合适的热处理工艺，能使铸态合金中较大的错配度减小甚至消失。固溶温度越高，γ′相的尺寸越大。在1200℃其以上温度固溶处理时，γ′才能完全固溶于基体。固溶温度相同时，随着保温时间的延长，γ′相的尺寸增大。在1220℃固溶后进行时效处理，随着时效温度的升高，析出γ′相的尺寸增大。时效温度越高，γ′相的长大趋势越明显。合金经固溶处理和二级时效处理后，可获得两种尺寸的γ′相。