会聚束电子衍射研究蠕变镍基高温合金中γ和γ'相的局域应变分布

用高分辨率会聚束电子衍射方法(CBED)测量了单晶镍基高温合金CMSX-6在980℃蠕变后γ和γ'两相中的弹性应变分布.测量表明在水平和垂直的γ通道中存在着弹性应变的差别,这种差别被认为是筏化的驱动力.在γ'相中还观察到弹性应变的不均匀分布.     

单晶Ni基合金高温蠕变期间γ'定向粗化驱动力的有限元分析

为研究γ＇相定向粗化现象,采用有限元方法（ＦＥＭ）计算了单晶 Ｎｉ基γ和γ＇双相合金有／无外加载荷时的热错配应力及应变能密度．结果表明：外加载荷改变了γ和γ＇相内的ｖｏｎ Ｍｉｓｅｓ应力及应变能密度分布,与弹性应变相联系的共格应变能变化是γ＇相定向粗化的驱动力．外加拉伸或压缩应力,引起立方γ＇相不同界面晶格发生挤压或扩张应变,晶格的挤压应变可排斥γ＇相中原子半径较大的ＡＩ,Ｔａ等溶质元素;扩张的晶格可诱捕这些元素,以促进γ＇相的定向生长,因此,沿（１００）方向扩张晶格的法线方向是γ＇相形筏的生长方向．随γ＇相弹性扩张晶格应变及γ相粘滞塑性流变的增加,元素扩散及γ＇相形筏速率提高。     

单晶Ni基合金高温蠕变期间γ'相定向粗化驱动力的有限元分析

为研究γ‘相定向粗化现象,采用有限元方法（ＦＥＭ）计算了单晶Ｎｉ基γ和γ’双相合金有／无外加勒荷时的热错配应力及应变能密度。结果表明：外加载荷改变了γ和γ‘相内的ｖｏｎＭｉｓｅｓ应力及应变能密度分布。与弹性应变相联系的共格应变能变化是γ’相定向粗化的驱动力,外加拉伸或拉缩应力,此起立方γ‘相不同界面晶格发生挤压或扩张应变,晶格的挤压应变可排斥γ’相中原子半径较大的Ａｌ,Ｔａ等溶质元素;扩张的晶格可     

γ-TiAl合金叶片锻造过程的三维有限元模拟

选取经挤压比为12的双相γ-TiAl合金棒材,通过Gleeble等温热压缩实验获取温度为900～1100℃、应变速率为0.01～1s-1之间的流变应力数据,并得出其本构关系。通过有限元方法对γ-TiAl合金叶片的锻造过程进行模拟。结果表明,预热温度和模锻速度对应变场的大小及分布影响很小,而对温度场和应变速率场大小及分布均有影响。     

X射线衍射法测定加载条件下镍基单晶高温合金的表层应力状态

利用X射线四轴衍射仪测定了四点弯曲弹性加载条件下镍基单晶高温合金表层的宏观应变与应力,并与应变片及机械拉伸测定的数据进行了比较.分析了采用不同弹性常数及不同分峰方式处理得到的应力数据的差异.结果表明,实验数据重复性较好,实验误差为±30 MPa;XRD测量得出的应力应变结果与室温拉伸以及应变片测量结果符合较好;室温下合金基体相(γ)的弹性常数大于沉淀强化相(γ'),且基体相(γ)承受的应力大于沉淀强化相(γ').     

[011]取向镍基单晶合金在拉伸蠕变期间的组织演化与有限元分析

采用弹性应力-应变有限元方法计算了[011]取向单晶镍基合金中γ/γ'两相共格界面的von Mises应力及应变能密度的分布特征,研究了施加拉应力对γ/γ'两相界面von Mises应力分布及γ'相定向粗化规律的影响.结果表明:[011]取向单晶镍基合金经热处理后,组织结构是立方γ'相以共格方式嵌镶在γ基体相中,并沿〈...     

[011]取向镍基单晶合金高温蠕变期间γ′相定向粗化行为研究

研究了980 ℃, 200 MPa拉伸蠕变期间[011]取向镍基单晶高温合金中γ'相的演化方式.采用有限元方法计算了单晶合金在有/无外加载荷时Von Mises应力及弹性应变能密度在γ和γ'两相中的分布.结果表明:沿[011]取向施加拉伸应力时,与应力轴呈45°角基体通道(roof)的Von Mises应力远高于与应力轴平行的基体通道(gable)中的Von Mises应力,两通道中应变能密度的差异驱动γ'相形成元素从变形较大的通道向变形较小的通道扩散,而γ相形成元素反向扩散,导致γ'相沿[010]和[100]取向扩散生长,形成垂直于[001]方向且与应力轴倾斜成45°角的层片状筏形组织.     

蠕变空洞尺寸对镍基高温合金应力场的影响规律

为研究在热等静压作用下蠕变空洞大小对镍基高温合金的应力场分布的影响,采用有限元方法分别计算了不同尺寸的蠕变空洞附近的应力场分布情况。结果表明,空洞顶点距离γ′相中心越近,镍基高温合金中最大von Mises应力和最高弹性应变能密度越小;当蠕变空洞的顶点到γ′相中心距离相同时,在垂直方向上,基体垂直通道上von Mises应力和弹性应变能密度从上到下递增,基体水平通道上递减。而且随着蠕变空洞半径增大,合金中基体通道上的von Mises应力和弹性应变能密度递增和递减的趋势越明显。     

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.     

镍基单晶高温合金γ′的定向粗化机理

研究了外应力作用下［００１］取向镍基单晶高温合金γ／γ′共格弹性应变各向异性及γ′定向粗化驱动力问题;针对γ′析出相由立方形演变成杆状、片状和块状筏形组织的实验现象,描述了γ′发生Ｐ型、Ｎ型和Ｐ－Ｎ型定向粗化时原子的扩散途径以及共格相界面的迁移行为;分析了γ′沿不同取向定向粗化时对总相界面能的贡献并讨论了γ′的纵向合并行为．     

镍基单晶高温合金γ‘的定向粗化机理

研究了外应力作用下［００１］取向镍基单晶高温合金γ／γ＇共格弹性应变各向异性及γ＇定向粗化驱动力问题;针对γ＇析出相由立方形演变成杆状、片状和块状筏形组织的实验现象,描述了γ＇发生Ｐ型、Ｎ型和Ｐ－Ｎ型定向粗化时原子的扩散途径以及共格相界的迁移行为;分析了γ＇沿不同取向定向粗化时对总相界面能的贡献并讨论了γ＇的纵向合并行为。     

γ-TiAl基合金机械性能的研究发展

对国内外基于力学模型的γ-TiAl合金的弹性和塑性性能与其微结构的关系的研究进展进行了详细的论述。同时，概述了作者运用细观力学的方法对TiAl合金的弹性和塑性性能的主要研究工作，指出了γ-TiAl合金的研究和发展方向。     

双滑移取向Cu单晶的循环形变行为──Ⅰ．循环形变行为SCIEI

在塑性分切应变幅（γｐｌ）为１０^（－４）─１０^（－２）的范围，研究了双滑移取向（［０３４］，［１１７］）和单滑移取向（［１２５］）Ｃｕ单晶的循环硬化及饱和行为．［０３４］晶体的初始循环硬化规律与［１２５］晶体的相似，在γｐｌ小于１０^（－３）的范围，硬化速率（θ＿（０．２））较低，且不依赖于γｐｌ；当γｐｌ＞１０^（－３）时，硬化速率随γｐｌ的增加快速上升．［１１７］晶体在１０^（－４）＜γｐｌ＜５×１０^（－３）范围的初始硬化速率显著高于其它二种晶体．二种双滑移取向晶体在快速硬化之后、均有明显的软化现象．［０３４］晶体的循环应力－应变曲线（ＣＳＳＣ）有一平台区，饱和应力与单滑移晶体的相近，但平台区较短（上限为γｐｌ～４．３×１０^（－３））．［１１７］晶体的ＣＳＳＣ几乎不存在平台区，饱和应力是γｐｌ的单调升函数，与多晶体的ＣＳＳＣ相似．上述循环形变行为与不同滑移系之间的位错反应特点一致．     

镍基粉末冶金高温合金中γ′相形态不稳定性研究

较系统地研究了低错配度FGH98I和FGH96合金在热处理条件下γ′相的形态演化行为.结果表明:γ′相的形态失稳形式可归纳为γ′相分裂和γ′相不稳定长出形态,γ′相分裂主要是γ/γ′相间弹性应变场的各向异性和溶质元素富集相互作用造成,而形状不规则的不稳定长出形态主要是由于基体或晶界局部溶质原子浓度(或过饱和度)变化导致γ′相的非平衡性生长,讨论了γ′相分裂和不稳定长出形态同时发生现象,及不连续脱溶析出导致扇形结构的形成机理.     

Ni基高温合金共格强化相平衡形状的能量分析

采用三维有限元方法计算了不同形状因子的γ’强化相在基体为γ相的Ni基高温合金中引起的弹性应变能密度,进而建立了以形状因子为变量的弹性应变能密度表达式。通过最小化γ’强化相引起的弹性应变能和界面能之和,得到了γ’强化相的平衡形状与其特征半径之间的函数关系。本文的分析很好地解释了文献报道的Ni基高温合金中γ’强化相形状演变的实验规律,结果表明:通过三维有限元法结合强化相粒子形状近似法计算模型,可以给出复杂情况下强化相粒子引起的弹性应变能密度的表达式,并有效地应用于材料共格相变的热力学研究。     

Hf含量对镍基粉末高温合金中γ′相形态的影响

研究了含Hf镍基粉末高温合金在长期时效处理过程中γ′相形态的演化过程.结果表明:合金在高温长期处理过程中立方状γ′相发生分裂、呈现出二重平行状和八重小立方体组态.八重小立方体组态作为择优形态不再发生分裂,处于低能稳定状态.不同Hf含量合金的错配度发生明显变化,γ′相的长大或粗化过程可以粗略地分为"界面控制"和"应变控制"2个阶段,γ′相间弹性相互作用能对合金中析出相的形态变化起着重要作用.     

不同应变比下γ-TiAl合金疲劳裂纹扩展机理

运用分子动力学方法研究了γ-TiAl合金在不同应变比作用下的疲劳裂纹扩展机理。结果表明,疲劳裂纹均先以解理方式扩展,随后通过驱动力驱动无序区域扩展,最后转变为子–母裂纹传播机制扩展,其差别在于不同应变比作用下裂纹扩展方式的转变发生在不同的时刻;在塑性变形中,应变比的不同使得位错在不同时刻被发射出来且沿不同平面滑移,并且位错在滑移时有不同点缺陷形成如空位、双空位、三空位等,同时,应变比的不同也使得堆垛层错沿着不同密排面形成和扩展。     

K44镍基高温合金长期时效过程中γ'相粗化对拉伸性能的影响

研究了一种抗热腐蚀高温合金K44在800,850和900℃经(1-10)×103h长期时效后γ'相的变化和拉伸性能.结果表明,γ'沉淀相的长大动力学符合Lifshitz-Slyozof-Wagner熟化规律,长大激活能为255 kJ/mol.相对较小的γ'相出现与弹性应变能相关的形态不稳定现象.合金屈服强度随时效温度升高和时效时间的延长而降低,可以由Labusch-Schwarz强化理论来解释,但塑性却出现了波动.合金的强化机制为强相互作用位错对的切割机制.     

K44镍基高温合金长期时效过程中γ′相粗化对拉伸性能的影响

研究了一种抗热腐蚀高温合金K44在800,850和900℃经(1-10)×103h长期时效后γ′相的变化和拉伸性能．结果表明,γ′沉淀相的长大动力学符合Lifshitz-Slyozof-Wagner熟化规律,长大激活能为255 kJ／mol．相对较小的γ′相出现与弹性应变能相关的形态不稳定现象．合金屈服强度随时效温度升高和时效时间的延长而降低,可以由Labusch-Schwarz 强化理论来解释,但塑性却出现了波动．合金的强化机制为强相互作用位错对的切割机制．     

不同应变比下γ-TiAl合金疲劳裂纹扩展机理的研究

运用分子动力学方法研究了γ-TiAl合金在不同应变比作用下的疲劳裂纹扩展机理。研究表明,疲劳裂纹均先以解理方式扩展,随后通过驱动力驱动无序区域扩展,最后转变为子–母裂纹传播机制扩展,其差别在于不同应变比作用下裂纹扩展方式的转变发生在不同的时刻;在塑性变形中,应变比的不同使得位错在不同时刻被发射出来且沿不同平面滑移,并且位错在滑移时有不同点缺陷形成如空位、双空位、三空位等,同时,应变比的不同也使得堆垛层错沿着不同密排面形成和扩展。