镍基单晶高温合金蠕变-疲劳寿命评估方法进展

论述镍基单晶合金的滑移变形机制和疲劳裂纹萌生机理，分别介绍镍基单晶合金蠕变寿命和低循环疲劳寿命分析评估模型；镍基单晶合金蠕变、疲劳寿命的研究方法可分为应用各向异性张量描述非弹性各向异性变形的宏观力学(唯象)模型和基于晶体学滑移变形理论的微观力学模型；晶体取向、平均应力、环境温度、循环频率、循环应力比是影响单晶合金蠕变-疲劳寿命的主要因素。复杂应力状态下的单晶合金多轴低循环疲劳损伤，单晶合金在疲劳-蠕变交互作用下的疲劳损伤和单晶合金的接触疲劳损伤等问题是需要研究的重要课题。     

镍基单晶高温合金的屈服准则研究

将Hill屈服准则用于DD3单晶合金屈服应力的预测，通过与试验结果比较发现，在760℃时的误差较大。根据单晶材料的屈服特点，考虑单晶合金偏轴受载时存在拉、剪应力耦合作用的情况，提出一个考虑拉、剪应力耦合能量分量，在工程上实用的单晶合金屈服准则，给出确定该屈服准则参数的方法，并重新定义适合新屈服准则的等效应力和等效应变。对各向同性材料，新屈服准则退化为von Mises屈服准则，新定义的等效应力和等效应变退化为von Mises等效应力和等效应变。在新屈服准则中出现的参数可以通过单向拉伸试验确定。用该屈服准则对DD3单晶合金的屈服应力进行预测，760℃时能很好地符合试验结果；与Hill屈服准则相比，预测精度显著提高。     

复合包套轧制工艺对难变形高温合金GH720Li组织的影响

研究了复合包套轧制工艺对难变形高温合金GH720Li组织的影响.结果表明:采用复合包套变形可以有效控制合金的轧制温度,减少轧辊与钢锭的摩擦力,改善难变形合金的表面质量及变形组织均匀性,防止轧制过程开裂.随着轧制变形量的增大,铸态GH720Li合金粗大的柱状树枝晶组织充分破碎,热变形后合金轧态晶粒度为ASTM5级,一次γ′相尺寸约为0.46μm,同时消除了低倍粗晶现象.经过热处理后GH720Li合金晶粒度为ASTM4级,改善了强化相γ′相的大小、数量及其分布状态,获得了良好的力学性能.     

时效热处理对镍基单晶高温合金组织的影响

 研究了经不同时效热处理后一种镍基单晶高温合金γ′相的形貌。结果表明：不同的时效热处理制度对所研究镍基单晶高温合金γ′相形貌影响显著。一次时效处理使固溶态γ′相平均尺寸增大;1 080 ℃×6 h一次时效+〖JP〗二次时效处理对γ′相平均尺寸的影响不明显,只加强了γ′相的规则度;1 050 ℃×16 h一次时效+二次时效处理时,γ′相尺寸増长显著。合金经850 ℃×24 h二次时效后,γ′/γ基体通道中均有更细小的二次或三次γ′相析出。     

Formation and effect of topologically close-packed phases in nickel-base superalloys

The formation of topologically close-packed (TCP) phases in nickel-base superalloys is an issue of increasing importance as alloys are designed with higher refractory element contents to meet the requirements of next generation turbine engines. This review considers the factors that affect an alloy’s susceptibility to TCP formation. In particular, the debate surrounding the effect of certain individual elements, such as Co and Re, in promoting or suppressing TCP formation is examined alongside the various mechanisms that have been proposed to account for this behaviour. In addition, the detrimental effects of these phases on the alloy’s mechanical properties are discussed, including crack initiation at precipitates, depletion of solid solution strengthening refractory elements and the effect on γ/γ′ rafting behaviour.

This review was chosen as a runner up of the 2016 Materials Literature Review Prize of the Institute of Materials, Minerals and Mining, run by the Editorial Board of MST. Sponsorship of the prize by TWI Ltd is gratefully acknowledged.     

镍基单晶高温合金短时时效过程中取向变化的原位研究

利用TEM和XRD原位研究了一种镍基单晶高温合金在时效过程中的取向变化.研究发现固溶-时效热处理后的初始样品内部不同γ′相之间存在~4°的小角度晶界.对材料在950℃下进行10 min短时时效处理,原位TEM和XRD结果表明γ′相的取向偏离初始取向~5°,且该取向变化在降温之后也不会完全恢复;该短时升、降温过程使γ′相的取向集中度增加.     

定向凝固镍基高温合金的高温蠕变

研究了一种定向凝固镍基高温合金在870℃,330—420MPa应力下的高温拉伸蠕变性能．结果表明：蠕变曲线表现了较短的减速蠕变阶段和较长的加速蠕变阶段,其蠕变变形机制为位错在第二相粒子间的Orowan弯曲过程,而不是由扩散过程所控制加速蠕变阶段蠕变速率的起始增加是显微组织发生变化（γ’相的定向粗化）的结果,而不是蠕变裂纹的形成与扩展．蠕变断裂数据符合MonkmanGrant关系．最终的断裂过程受控于蠕变裂纹的扩展速度     

新型高温合金的液相连接

简要介绍了粉末冶金高温合金,定向凝固高温合金,单晶合金,镍铝系金属间化合物结构材料等新型高温合金钎焊和过渡液相扩散焊领域的发展现状,主要包括其钎料或中间层合金,连接方法及工艺和接头的高温持久性能。     

低膨胀高温合金抗氧化性能预测的研究

通过测定六种不同成分的低膨胀高温合金氧化增重曲线,提出合金元素作用系数,利用分析得到的合金元素作用系数对实验合金的氧化增重进行预测计算,其结果与实验结果吻合得很好。利用合金元素作用系数的概念和本研究所提出的方法可对低膨胀高温合金的氧化增重提供预测计算,借此可减少研究低膨胀高温合金氧化特性的试验工作量,为今后低膨胀高温合金的发展打下了基础。     

镍基高温合金单晶压缩屈服行为的温度、取向及应变速率依赖性

摘要本文考察了镍基高温合金（γ＋γ）单晶压缩屈服行为的温度、取向和应变速率依赖性、结果表明,γ＋γ合金临界分解切应力（ＣＲＳＳ）的温度依赖性主要由γ’相的ＡＰＢ能和γ’相的ＣＲＳＳ的温度依赖性共同决定,而取向依赖性和应变速率敏感性则由γ相决定．γ＋γ’合金与γ’单相ＣＲＳＳ的温度依赖性和应变速率敏感性是由根本不同的过程控制