热处理对单晶镍基合金成分偏析与持久性能的影响

为了考察热处理工艺对成分偏析及持久性能的影响,通过不同条件的热处理及微区成分分析,研究了固溶温度对合金中枝晶臂/枝晶间区域难熔元素偏析的影响.根据DSC曲线分析、组织形貌观察及持久性能测试,研究了热处理工艺对合金持久性能的影响.结果表明：铸态合金中元素Cr、Co、Mo、Re富集于枝晶干,元素Al、Ta、W等富集于枝晶间,经高温固溶处理可明显降低难熔元素在枝晶臂/间的偏析程度.根据DSC曲线确定出合金的初熔温度为1325℃,并制定出合金的热处理工艺.经较低温度固溶处理,合金中难熔元素的偏析程度较大,形成的筏状γ′相与应力轴方向成45°角,合金具有较短的持久寿命;而经1320℃高温固溶处理,元素的偏析程度减小,可较大幅度地提高合金的持久寿命.     

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.     

淬火工艺对FGH95合金组织结构与蠕变性能的影响

通过蠕变曲线测定及组织形貌观察,研究固溶及淬火工艺对FGH95镍基合金蠕变行为及变形特征的影响。结果表明:固溶后经油浴冷却的合金的组织结构由不均匀的颗粒及γ′相组成,粗大γ′相在边界区域呈不连续分布,边界区域为γ′相贫化区;经盐浴热处理后合金中无粗大γ′相,晶粒略微长大,晶内细小的γ′相弥散分布,粒状(Ni,Ti)C相沿晶界不连续析出;在650℃和1034MPa条件下,经盐浴热处理后合金的蠕变寿命较长,测定出该合金的蠕变激活能为542.07kJ/mol;固溶后经油浴冷却的合金在蠕变期间的变形机制是位错发生双取向滑移,而固溶后经盐浴冷却合金在蠕变期间可形成位错缠结和层错等位错组态,晶界及晶界处不连续析出的粒状碳化物可有效阻碍位错滑移,这是合金具有较高蠕变抗力和较长蠕变寿命的主要原因。     

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。     

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.     

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.     

Re对镍基合金晶格错配度的影响

通过对不同Re含量镍基合金进行室温、高温X射线衍射谱线测定及持久性能测定,研究了Re含量及温度对镍基合金中γ、γ'两相晶格错配度及持久寿命的影响规律.结果表明:随Re含量增加,合金中γ、γ'两相的晶格常数增大,两相界面的晶格错配度及错配应力减小,致使蠕变期间合金中γ'相的筏形化速率降低,并可较大幅度地提高合金在高温区间的持久寿命.与γ'有序相比较,无序的γ相原子结合力较弱,且热容较大,致使其有较大的膨胀系数,故随温度提高,合金中两相的晶格错配度绝对值增大.合金中γ、γ'两相的晶格常数、热膨胀系数随温度变化服从指数规律;在试验的温度范围内,提出的数学表达式在高温区间,可较好地模拟γ、γ'两相的膨胀特性.     

热连轧403Nb棒材的组织结构与蠕变性能

为了获得403Nb钢更好的加工工艺及优异的高温蠕变性能,借助扫描电镜（SEM）、透射电镜（TEM）、x射线衍射仪（XRD）等分析手段,并通过蠕变性能测试,对热连轧403Nb钢蠕变前后的组织结构及行为进行了研究.结果表明：403Nb钢在热连轧期间发生了动态回复及动态再结晶,其组成相包括：α Fe、（Fe,Cr）23C6及（Fe,Cr,Nb）C,其中,（Fe,Cr）23C6多分布于晶界,（Fe,Cr,Nb）C主要分布于晶内.在实验条件下,热连轧403Nb钢具有极强的温度敏感性和应力敏感性,其蠕变激活能Q=287.5kJ/mol.蠕变期间发生了大量的交滑移,碳化物通过阻碍位错运动以及“钉扎”晶界起到提高蠕变抗力的作用.     

一种[011]取向镍基单晶合金拉伸蠕变中的组织演化

在1040℃,137MPa下对[011]取向镍基单晶合金进行蠕变曲线测定,采用SEM观察热处理及蠕变后样品不同晶面的组织形貌,研究了[011]取向镍基单晶合金在蠕变期间的组织演化特征,并分析了组织演化的规律及影响因素。结果表明:取向差为4°的[011]取向镍基单晶合金经完全热处理后,组织是立方γ′相以共格方式嵌镶在γ基体相中,并沿<100>取向规则排列;在拉伸蠕变期间,合金中γ′相转变成与[001]取向平行的纤维状筏形组织。由于施加拉伸载荷,使立方γ′相中的(100)晶面及γ基体相承受挤压力,可排斥较大半径的Al、Ta原子,而在(001)晶面产生较大的晶格扩张应变,可诱捕较大半径的Al、Ta原子,因而促使γ′相沿[001]取向定向生长成为纤维状筏形组织。在外加应力作用下,不同晶面γ′/γ两相界面的应变能密度变化是促使发生元素扩散和γ′相定向粗化的驱动力。     

Re及温度对单晶镍基合金晶格常数及错配度的影响

通过对不同状态及不同Re含量单晶镍基合金进行高、低温X射线衍射谱线测定及组织形貌观察,研究Re含量及温度对单晶镍基合金中γ、γ′两相晶格常数及错配度的影响。结果表明:铸态合金中γ、γ′两相有较大的晶格常数及错配度;经完全热处理后,立方γ′相以共格方式嵌镶在γ基体中,合金中两相的晶格常数及错配度略有减小;长期时效使γ′相粗化后,两相之间出现界面位错,使合金中两相的晶格常数及错配度绝对值增加。随Re含量增加,合金中γ、γ′两相在室温的晶格常数增大,错配度的绝对值减小。与γ′相相比,γ基体相有较大的膨胀系数,因此,随温度提高,合金中两相晶格错配度的绝对值增大。