Nb-Cr-Mo合金蠕变行为研究

通过Gleeble3500型热模拟机上的恒温恒应力压缩试验,研究了成分为Nb-22.5Cr-2.5Mo(%,原子分数)的Nb-Cr-Mo合金的高温蠕变行为。结果表明:Nb-Cr-Mo合金的稳态蠕变速率随应力的增加和变形温度的升高而加快, 1000℃和200 MPa条件下, Nb-Cr-Mo合金的稳态蠕变速率为5.3×10~(-5) s~(-1)。随着变形温度的升高, Nb基体中位错运动阻力减小,在温度和外力的作用下,有形成亚晶的趋势;随着变形温度的升高, Nb/NbCr_2两相颗粒间由于热膨胀系数不匹配和弹性模量之间的差异所导致的界面压应力进一步加大,从而促使Laves相颗粒中更多原子的相对运动,使得同步剪切机制更加明显,组织中的层错/孪晶结构密度明显增加,合金的蠕变抗力明显降低。蠕变变形过程中, Nb基体中位错的滑移、攀移,多边形化和Laves相NbCr_2中的同步剪切是Nb-Cr-Mo合金蠕变变形的主要方式。相对于未合金化的Nb-22.5 Cr合金,由于Mo对Nb基体的固溶强化,在基体中产生了柯氏气团钉扎位错,提高了合金的抗蠕变能力。     

一种[001]取向镍基单晶高温合金蠕变特征

研究了一种[001]取向镍基单晶合金的蠕变特征和变形期间的微观组织结构.结果表明:在低温高应力和高温低应力条件下,合金具有较长的蠕变寿命和较低的稳态蠕变速率;在700℃,720MPa条件下,透射电镜(TEM)观察显示蠕变期间的变形特征是1/2110位错在基体中运动,发生反应形成1/3112超肖克利(Shockley)不全位错,切入γ′相后产生层错.在900℃,450MPa条件下,没有出现蠕变初始阶段,γ′相从立方体形态演化成筏形;在加速蠕变阶段,多系滑移开动,大量位错剪切γ′相是变形的主要机制.在1070℃,150MPa条件下,γ′相逐渐转变成筏形组织,并在γ/γ′界面处形成致密的六边形位错网,位错网可以阻止位错切入γ′相,提高蠕变抗力;在蠕变后期,位错以位错对形式切入γ′相,是合金变形的主要方式.     

退火处理工艺下Ti40合金蠕变组织研究

对Ti40合金进行600℃×4h／AC退火处理,并测试合金在500～600℃温度范同内250MPa应力下的蠕变性能、,实验结果表明,蠕变应力为250MPa的条件下,当蠕变温度不超过520℃时,合金蠕变性能较好,当蠕变温度升高到535℃时,合金蠕变性能急剧恶化,不能满足使用要求。Ti40合金蠕变稳态阶段是位错滑移塞积和攀移释放应力的动态平衡。当蠕变进入第三阶段,出现主位错的分解与合并以及位错之间的交割和缠结。在蠕变过程中,位错的缠结和塞积导致应力集中,最终在晶界处形成蠕变空洞。     

TA15钛合金的高温蠕变行为

研究TA15钛合金在500~525℃下的高温蠕变行为,实验应力为250~350 MPa。计算合金在不同应力、不同温度下的稳态蠕变速率和应力指数以及蠕变激活能,并通过引入临界应力的概念对稳态蠕变的Arrhenius方程式进行修正,得出不同温度下的临界应力以及合金的真实蠕变应力指数,在此基础上研究其蠕变变形机制。研究结果表明,蠕变应力为350 MPa时,合金的蠕变激活能appQ=403.1 kJ/mol;500℃和600℃下,TA15合金的蠕变临界应力0?值分别为82.15 MPa和34.79 MPa;500℃,TA15合金的真实蠕变应力指数P值为1.7~4.3,600℃时,合金的P值为4.0~6.0;在实验温度和应力范围内,位错的攀移和滑移在TA15合金蠕变变形过程中的作用很大,其中以位错攀移为主,位错滑移为辅。     

NiAl-28Cr-5.5Mo-0.5Hf-0.012P合金的蠕变性能研究

研究了热等静压态NiAl-28Cr-5．5Mo-0.5Hf-0．012P合金的高温蠕变行为。结果表明：实验合金具有较短的减速蠕变阶段和相当长的稳态蠕变阶段以及很高的蠕变应变；在研究的实验条件范围内，合金的蠕变变形机制为低温高应力下的位错粘滞滑移控制和高温低应力下的位错攀移控制；蠕变后合金的显微组织变化不大，表明蠕变断裂受孔洞及裂纹的形成和扩展所控制，而且蠕变断裂行为符合修正后的Monkman-Grant规律：Intf＋0.775lnε=1.104。     

含5%铬镍基单晶高温合金相分析

近年来单晶技术的发展解决了镍基高温合金晶界强化问题,使镍基高温合金具有优良的综合性能。合金的高温性能除取决于合金成份和工艺外,还必需进行适宜的热处理。对于新型单晶合金应选择合适的固溶温度,尽可能使铸态粗化γ′,相固溶而使显微组织均匀化,以便时效时能保证析出大量均匀弥散的γ′,相(二次γ′),这种弥散γ′相能提供在一定γ′体积百分数下的最佳蠕变抗力。为了研究不同固溶温度对NASAIR—100合金的组织和性能的影     

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.     

单晶镍基高温合金的高温蠕变及相关参数

通过测定一种单晶镍基高温合金的高温拉伸蠕变曲线和位错运动的内摩擦应力σ0,建立了综合蠕变方程,计算出不同蠕变阶段的激活能和相关参数.结果表明在蠕变期间,内摩擦应力σ0随外加应力σ的增加而略有提高,但随温度升高而明显下降.在实验温度和应力范围内,在不同蠕变阶段,具有不同的激活能Q,时间指数m和结构常数Bi.因此,合金在不同蠕变阶段具有不同的蠕变机制.蠕变初期,形变机制是位错在基体通道中运动;而大量位错切入筏状γ'相中是蠕变第3阶段的主要特征,在γ'/γ两相界面产生空洞及空洞的聚集和微裂纹扩展是蠕变断裂的直接原因.     

FGH95镍基合金的组织结构与蠕变行为

通过蠕变曲线测定和组织形貌观察,研究了FGH95合金的蠕变特征与变形机制.结果表明:经高温固溶及"盐浴"冷却后,FGH95合金的组织结构由细小γ'相及粒状碳化物弥散分布于γ基体所组成,由于沿晶界不连续析出的粒状(Ti,Nb)C相可提高合金的晶界强度,并抑制晶界滑移,故使其在650℃、1 034MPa条件下有较小的应变速率和较长的蠕变寿命.合金在蠕变期间的变形机制是位错切割γ或γ'相,其中,当(1/2)<110>位错切入γ相,或<110>超位错切入γ'相后,可分解形成(1/6)<112>肖克莱不全位错或(1/3)<112>超肖克莱不全位错+层错的位错组态;蠕变后期,合金的变形特征是晶内发生单取向和双取向滑移,随蠕变进行位错在晶界处塞积,其引起的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.     

TiNi合金轴向压缩动载荷下的超弹性研究

以高温固溶时效和中温退火处理过的Ti-50．7at％Ni合金为研究对象，考察了合金在试验温度为20℃，加载速率分别为3mm／min、15mm／min、30mm／min、50mm／min作用下的轴向压缩应力-应变行为。结果表明：2种热处理方式处理过的Ti-50．7at％Ni合金具有约4．5％～5．0％的非线性超弹性，高温固溶时效处理的合金由于析出相强化提高了合金母相强度，因而相变超弹性能比中温退火的合金要好，在相同试验条件下，高温固溶时效处理合金的加载-卸载曲线包围面积比中温退火的大，但随着加载速率的增加而减小；在较高加载速率下，中温退火的合金表现出近乎线性超弹性。     

温度和应力对Ti-47.5Al-6(Cr,Nb,W,Si,B)%合金蠕变性能的影响

研究了Ti-47.5Al-6(Cr,Nb,W,Si,B)%合金在不同试验温度和试验应力下的蠕变性能,并分析了不同试验条件下的蠕变机制.试验结果表明,该合金在760℃,100～150MPa具有良好的蠕变性能,在200MPa,700～800℃温度范围内蠕变激活能为U≈299kJ·mol-1,蠕变机制受原子扩散过程控制.在760℃和100～200MPa应力范围内,蠕变应力指数n从2.1变到4.2,故蠕变变形由高密度界面滑移控制变为位错攀移控制的回复蠕变.     

固溶温度与轧制温度对Ti3Al基合金的组织与性能的影响

研究了轧制温度对一种Ti3Al基合金轧棒的拉伸、蠕变、持久和金相组织的影响以及固溶温度对该合金室温拉伸性能、金相组的影响。结果表明：在两相区轧制时，低温轧制的室温综合性能较好，但是高温轧制的650℃的综合性能较好；随着固溶温度的升高，该合金的强度升高，塑性呈现下降的趋势。     

扩散蠕变理论的基础问题研究

Nabarro-Herring蠕变模型一直被认为是解释合金高温扩散蠕变的经典理论模型。然而,在20世纪末,Ruano等在分析当时几乎所有已知合金高温低应力条件下的蠕变试验数据后发现,按Nabarro-Herring扩散蠕变模型计算的蠕变速率数据与实验结果吻合度都很不理想,有的甚至相差1×103倍。研究认为,由于Nabarro-Herring扩散蠕变模型仅仅考虑了几乎不可能存在的空位扩散流,忽略了不均匀力化学势场导致的原子扩散流,因此在定量处理多晶材料的高温低应力蠕变数据时有很大偏差。在高温低应力条件下,由于位错、晶界等非平衡缺陷的存在,实际晶体材料中原子的力化学势并非处处相等,因此导致原子扩散流的产生,材料发生扩散蠕变。多晶材料高温低应力条件下的扩散蠕变可以认为是静水应力作用下的体积蠕变和非静水应力作用下的形状蠕变的叠加。本研究将重新审视Nabarro-Herring扩散蠕变模型的理论基础,初步建立能够合理解释多晶材料高温蠕变时晶界形成无沉淀区的定性模型,为有关问题的解决提供新的思路。     

Mg-9Gd-3Y-0.3Zr合金的蠕变行为

研究Mg-9Gd-3Y-0.3Zr合金在不同温度(200~300℃)和应力(30~110MPa)条件下的蠕变行为,利用金相显微镜、透射电镜等分析蠕变过程中合金组织的演变。结果表明:温度较低时(200~250℃),蠕变曲线分为瞬时和稳态蠕变两部分,利用Arrhenius公式计算出合金的平均应力指数n=2,由此判断蠕变机制是晶界滑移机制,平均蠕变激活能Q=85.6kJ/mol;当温度为300℃时,合金经过短暂的瞬时蠕变和稳态蠕变阶段后,很快进入断裂阶段。n=4.2,蠕变机制为位错攀移机制,Q=145.5 kJ/mol。在温度较低时,稀土元素所形成的析出相β￠相阻碍位错的运动,从而提高合金的抗蠕变能力;随蠕变温度升高,析出相转变为β相,在晶界处聚集长大,使晶界处易产生应力集中,促使孔洞的形成,导致合金发生蠕变断裂。     

Ti—10Mo—8V—3Al—1Fe合金的冷变形高温时效强化

介稳β钛合金通常采用固溶高温时效强化,然而,近年来,一种新的冷变形高温时效强化方法引起了冶金材料工作者的极大兴趣.为此,我们研究了冷变形对介稳βTi一10Mo—8V—3Al—IFe合金高温时效强化和第二相形貌的影响,并对强化机制进行了研究和讨论.研究过程中发现,该合金板材经冷变形高温时效后的强化效果明显高于固溶高温时效强化.当合金冷变形量达到80%后,进行525℃/16h高温时效的强度值比800℃固溶和525℃/16h时效的强度值高出24%,达到1560MPa,而延伸率却没有降低,达到5%左右.为了弄清这一物理现象的本质,用TEM观察了冷变形、冷变形高温时效和固溶时效试样的微观组织.在冷变形试样中看到有许多交叉位错带,带中有堆积位错并形成尺寸为0.25μm的胞状结构,它与晶体结构、位错移动和位错相互作     

固溶处理对CuCr25触头材料组织和性能的影响

本文研究了在不同的固溶温度和相同的时效温度(530℃)条件下,固溶处理对Cu-Cr25触头材料的时效组织和性能的影响。结果表明:在相同的时效温度条件下,固溶温度越高,时效后CuCr25合金的硬度峰值越大;当固溶温度为920℃时,时效后CuCr25合金的电导率峰值最大;与固溶处理前相比,经过920℃固溶30 min+530℃时效2 h后,CuCr25合金的硬度提高了8.5%,电导率提高了14.6%。     

热处理对GH4199合金性能的影响

研究了热处理制度对固溶强化型镍基高温合金GH4199合金组织和力学性能的影响.研究表明固溶温度对合金组织,特别是碳化物有很大的影响,合金的组织状态变化直接影响其力学性能,在较低固溶温度下,合金具有较高的室温拉伸强度,高温拉伸和持久强度稍低;在较高固溶温度下,具有较高的拉伸和持久强度.     

Ti-600合金蠕变性能及硅对其蠕变性能的影响

研究了Ti-600合金在3种温度(550、600、650℃)、5种应力(150、200、250、300、350 MPa)下的蠕变性能,并分析了硅化物对合金蠕变性能的影响。研究结果表明,Ti-600合金具有较小的稳态蠕变速率及较大的蠕变激活能,反映出该合金具有较好的蠕变抗力。当温度升高、应力增大时,Ti-600合金的稳态蠕变速率增大。600℃下,当蠕变应力高达350 MPa时,Ti-600合金的稳态蠕变速率低至3.72×10-7s-1。Ti-600合金的蠕变激活能最高可达574.6kJ·mol-1,最低为332.7 kJ·mol-1。在蠕变过程中,Ti-600合金内析出了S2型(TiZr)6Si3硅化物,能够钉扎位错、阻碍位错滑移,提高合金的蠕变抗力。     

高温预析出对7055铝合金强度、塑性和应力腐蚀抗力的影响

作者通过改变固溶条件，对7055高强铝合金采用先高温后低温的两步固溶处理(高温预析出)来改善合金晶内和晶界的析出状态，研究了高温预析出对7055高强铝合金的金相组织、强度和应力腐蚀性能的影响。结果表明：480℃高温预析出在保持较高强度和塑性的同时，可以改善合金的抗应力腐蚀性能。     

新型镍基粉末高温合金的微观组织和力学性能

以新型镍基粉末高温合金FGH4113A(WZ-A3)为研究对象，采用“真空感应熔炼+氩气雾化制粉+热等静压+热挤压+等温锻造”工艺路线制备全尺寸涡轮盘，系统研究了锻造态FGH4113A合金在不同热处理状态下的微观组织和力学性能。结果表明：FGH4113A合金全尺寸涡轮盘宏观形貌良好，微观晶粒组织细小均匀；经亚固溶热处理后，平均晶粒度ASTM 11～13级，室温和550℃的屈服强度分别为1249和1185 MPa，抗拉强度分别为1674和1656 MPa，断后伸长率分别为23.5%和19.5%，在温度700℃，应变范围0～0.8%，加载频率0.33 Hz条件下的疲劳寿命均值为35000周次；经过固溶热处理后，平均晶粒度ASTM 6～8级，700和800℃的屈服强度分别为1063和966 MPa，抗拉强度分别为1403和1112 MPa，断后伸长率分别为17.5%和12.0%，在温度800℃，应力330 MPa，蠕变伸长量0.2%条件下的蠕变寿命均值为384 h，在温度700℃，应力强度因子范围30 MPa·m0.5条件下的裂纹扩展速率小于5×10^-4 mm·cycl...