Nb掺杂对Ni基合金中γ'→γ"相转变影响的第一原理研究

通过第一原理计算Nb掺杂对γ'-Ni_3Al和γ"-Ni_3Nb两相形成热、结合能及态密度的影响,研究了Nb掺杂量γ'-Ni_3Al和γ"-Ni_3Nb两相的合金化行为。结果表明,在γ'-Ni_3Al和γ"-Ni_3Nb两相共存的熔体中,在Nb掺杂量小于15.625at%范围内,与γ"-Ni_3Nb相比,γ'-Ni_3Al相有较好的稳定性;而Nb掺杂量大于18.75 at%时,γ"-Ni_3Nb相有更大的稳定性。其中在Nb掺杂15.452at%~16.34at%范围内,γ'-Ni_3Al和γ"-Ni_3Nb两相有相近的晶格常数,是使其发生γ'-Ni_3Al→γ"-Ni_3Nb共格相转变的必要条件。Nb掺杂量大于18.75at%后,γ'-Ni_3Al和γ"-Ni_3Nb两相费米能级处态密度的差值明显增大,γ"-Ni_3Nb相稳定性增强。此外,在γ"-Ni_3Nb相长大的同时,可发生γ'-Ni_3Al相的分解而消失。     

FGH95镍基合金的蠕变行为及影响因素

通过蠕变曲线测定和组织形貌观察,研究FGH95合金的蠕变行为及影响因素。结果表明:经1150℃固溶和时效处理后,在晶界处有粗大γ′相不连续分布,其周围存在γ′相贫化区;经1165℃固溶和时效后,合金的晶粒尺寸明显长大,并在晶界形成连续的碳化物膜;经1160℃固溶后,合金中无粗大γ′相,在晶内弥散析出细小γ′相,其中,有粒状(Nb,Ti)C相在晶内及沿晶界不连续析出,可提高合金的晶界强度,抑制晶界滑移,是使合金具有较好蠕变抗力的主要原因。蠕变期间,合金的变形机制是位错剪切或绕过γ′相,蠕变后期,在晶内发生单取向和双取向滑移,并引起应力集中,致使裂纹在晶界处萌生及扩展是合金的蠕变断裂机制。     

孔洞形态对镍基单晶合金蠕变行为的影响

通过蠕变性能测试及组织形貌观察,研究不同形态孔洞缺陷对单晶镍基合金蠕变性能的影响,针对合金中存在有/无裂纹孔洞等铸造缺陷,对高温蠕变期间近有/无孔洞区域的应力分布进行有限元分析,根据拉应力载荷下近孔洞区域的微观应力分布特性,分析不同形态孔洞区域应力分布对单晶合金蠕变行为及组织演化的影响.结果表明:在高温蠕变期间,近有/无裂纹孔洞区域的应力分布对合金中)γ'相筏形化的形态有明显影响,在有/无裂纹孔洞两侧极点处,存在最大应力值,且可致使其裂纹沿垂直于应力轴方向发生萌生与扩展;与无裂纹孔洞相比,在有裂纹孔洞两侧的极点处应力值较大,随着蠕变的进行,在较大应力处易于发生裂纹的扩展是合金具有较低蠕变寿命的主要原因.     

应力时效对DZ125镍基合金组织演化及蠕变抗力的影响

通过蠕变性能测试,组织结构观察和晶格常数测定,研究应力时效对DZ125镍基合金组织演化与蠕变抗力的影响。结果表明:合金在980℃、90MPa近服役条件下的蠕变寿命是9714h;蠕变期间,样品中间区域的γ′相优先形成完整的筏状组织,在无应力的肩部区域,γ′相呈现串状形态;随应力时效时间延长至9714h,合金中筏状γ′相的厚度尺寸从0.4μm增加至1.8μm,合金中γ′、γ两相的晶格常数值增加,两相的错配度增大。其中,应力时效致使筏状γ′相粗化及错配度增大,可改善蠕变抗力,是合金在近服役条件具有较长蠕变寿命的原因之一。     

微量元素P、B对GH4169合金组织与蠕变性能的影响

通过对等温锻造合金进行直接时效、蠕变性能测试和组织形貌观察,研究了微量元素P、B对GH4169合金组织结构及蠕变行为的影响.结果表明:添加微量P、B可促使粒状δ相在合金中析出,且沿晶界不连续析出的δ相可抑制晶界滑移,提高合金的蠕变抗力;在试验温度和应力范围内,测定出GH4169G合金具有较高的蠕变激活能Q=594.7 ...     

FGH95镍基合金的电解萃取及相组成与分布特征

通过对热处理态FGH95合金进行电解萃取,组织形貌观察及XRD分析,研究了FGH95合金的相组成及γ′相的粒度分布.结果表明,经1140℃固溶和时效处理后,合金的组织结构由γ′,γ相,(Nb,Ti)C、( Nb,W)B2,Nb13B2和Cr23C6等碳、硼化物组成,其中合金中γ′,γ基体相的质量分数分别为47.8％和51.2％,其碳、硼化物的质量分数约为1％.合金中晶内为细小γ′相弥散分布,而粗大γ′相沿较宽的颗粒边界区域不连续析出；其中,在36～60nm之间的γ′相粒子质量分数为30.6％,在60～96nm之间的γ′相粒子质量分数为29.1％,γ′相的结构组成式为:(Ni0.896C00.055Cr0.017Fe0.031)3 (Ti0.224Nb0.134Al0.473Mo0.038W0.066 Cr0.064).     

一种高W单晶镍基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9％W单晶镍基合金的组织演化与蠕变行为.结果表明,当在1040℃施加应力大于160MPa时,合金表现出明显的施加应力敏感性,在试验的温度范围内,合金具有较低的应变速率和较长的蠕变寿命,测定出合金的表观蠕变激活能为465kJ/mol.在蠕变初期,合金中γ'相沿垂直于应力轴方向,转变成N-型筏状结构,在稳态蠕变期间合金的变形机制是位错攀移越过筏状γ'相,而蠕变后期合金的变形机制是位错剪切进入筏状γ'相.蠕变断裂后,在试样不同区域筏状γ'相具有不同的形貌,在远离断口区域,筏状γ'相与应力轴方向垂直,而在近断口区域筏状γ'相尺寸及扭曲程度增加的原因是承受的应力及变形程度增大所致.     

一种含Re单晶镍基合金的蠕变行为

通过组织形貌观察及蠕变曲线测定,研究了一种含Re镍基单晶合金的高温蠕变行为.结果表明,4.2％Re单晶合金在1060～1100℃温度区间具有较好的承温能力,但表现出较强的施加应力敏感性.经高温蠕变断裂后,在试样不同区域γ'相具有不同的组织形貌,在远离断口区域γ'相形成的筏状组织与施加应力轴方向垂直,而在近断口区域,筏状γ'相的粗化及扭曲程度增加为该区域发生较大塑性变形所致.在蠕变后期,合金的变形机制是迹线方向为[011]和[011]的滑移位错切入筏状γ'相,主次滑移系交替开动,使筏状γ '相发生扭折形成不规则的扭曲形态,直至发生断裂是合金的蠕变断裂机制.     

碳化物对热连轧403Nb钢位错组态及蠕变行为的影响

对热连轧403Nb钢进行了蠕变试验,并对其蠕变前后的组织进行了研究,结果表明:403Nb钢在轧制过程中发生了动态回复及动态再结晶,组成相中,Cr23C6主要为二次碳化物,而NbC则主要源于一次碳化物。在连轧过程中,一次碳化物通过阻碍位错滑移制约动态回复,其分布影响回复后的组织结构。蠕变期间,晶内碳化物阻碍位错运动,晶界碳化物"钉扎"晶界,阻碍晶界滑动,由此提高钢的蠕变抗力。     

单晶合金中孔洞对蠕变行为的影响

通过对有/无缺陷单晶镍基合金蠕变性能测试、组织形貌观察及采用有限元对近孔洞区域的应力场分析,研究了组织缺陷对单晶合金蠕变行为及组织演化的影响。结果表明:组织缺陷可明显降低单晶镍基合金的塑性和蠕变寿命。在高温蠕变期间,近孔洞区域的应力等值线具有碟形分布特征,并沿与施加应力轴成45°角方向有较大值,该应力分布特征可使合金中γ′相转变成与施加应力轴成45°角的筏状结构,并使圆形孔洞沿应力轴方向伸长成椭圆状。蠕变期间,在合金圆形孔洞缺陷的上、下区域具有较小的应力值,而在圆形孔洞的两侧极点处具有最大应力值,随蠕变时间延长,应力值增大,促使裂纹在该处萌生,并沿垂直于应力轴方向扩展是降低合金蠕变寿命的主要原因。