定向凝固及单晶Ni基超耐热合金在高温下γ′相的长大

随着航空发动机及工业用气体涡轮零件的高性能化，对其所用的叶片以及活阀，均采用高温性能优异的Ni基超耐热合金定向凝固材料及单晶材料。众所周知，这些合金在高温下，耐高温的γ′相产生粗大化，引起了材料性能的恶化。可是，实际应用的合金中，关于γ′相的长大及加热条件定量分析报告的实例很少。本文采用已实际应用的CM－247LC（定向凝固材料），CMSX－2（单晶材料）及CMSX－4（单晶材料）三种材料，探讨了关于这三种合金在高温加热下γ′相的粗大化。从而得出，γ′相的粗大化和表示体积扩散率的LSW理论相一致。     

定向凝固及单晶Ni基超耐热合金在高温下γ''''相的长大

随着航空发动机及工业用气体涡轮零件的高性能化,对其所用的叶片以及活阀,均采用高温性能优异的Ni基超耐热合金定向凝固材料及单晶材料。众所周知,这些合金在高温下,耐高温的γ相产生粗大化,引起了材料性能的恶化。可是,实际应用的合金中,关于γ相的长大及加热条件定量分析报告的实例很少。本文采用已实际应用的CM-247LC(定向凝固材料〕,CMSX-2(单晶材料)及CMSX-4(单晶材料)三种材料,探讨了关于这三种合金在高温加热下γ相的粗大化。从而得出,γ相的粗大化和表示体积扩散率的LSW理论相一致。     

热处理对定向镍基高温合金DZ951γ′相的影响

采用光学显微镜和SEM研究了热处理对定向镍基高温合金DZ951组织的影响。结果表明：选择合适的热处理工艺，能使铸态合金中较大的错配度减小甚至消失。固溶温度越高，γ′相的尺寸越大。在1200℃其以上温度固溶处理时，γ′才能完全固溶于基体。固溶温度相同时，随着保温时间的延长，γ′相的尺寸增大。在1220℃固溶后进行时效处理，随着时效温度的升高，析出γ′相的尺寸增大。时效温度越高，γ′相的长大趋势越明显。合金经固溶处理和二级时效处理后，可获得两种尺寸的γ′相。     

定向凝固钴基高温合金中碳化物形态和分布

本文研究一种定向凝固钴基高温合金中碳化物的形态和分布，结果表明，随固速度的增大，碳化物含量存在一极大值，ν〈７ｍｍ／ｍｉｎ时，碳化物量随ν增加，ν〉７ｍｍ／ｍｉｎ时，则反之，碳化物的尺寸则呈直线趋势下降。随距水冷板距离增大，碳化物量和尺寸均单调增加。碳化物量和尺寸随凝固参数的变化规律是合金性能变化的内在本质因素。     

单晶高温合金定向凝固过程中初生碳化物的上浮现象SCIEI

本文在一种抗热腐蚀单晶镍基高温合金平面及胞状液-固界面定向凝固条件下,发现了初生碳化物(TiC)的上浮现象并分析了其形成原因。     

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     

定向凝固镍基高温合金的塑性变形与γ′相中的位错结构

本文利用透射电镜观察了定向凝固高温合金DS Rene80在拉伸及蠕变时的位错亚结构。试验结果表明:在低于760℃拉伸时,切割γ′粒子的是在{111}面上夹有APB的(1/2)〈110〉位错对。在不低于760℃拉伸时,切割γ′粒子的是在{111}面上夹有超点阵内禀层错(SISF)γ(1/3)〈112〉不全位错;这些不全位错在大应力的作用下于{111}面上将分解为一根(1/2)〈110〉螺位错和一根(1/6)〈112〉刃位错,并在其间夹有一个APB。在760℃,618MPa条件下蠕变时,切割γ′粒子的是在{111}面上夹有SISF的(1/3)〈112〉不全位错;这些不全位错此时不分解。与此同时,亦有(1/2)〈110〉位错对切割γ粒子。在980℃,190MPa条件下蠕变时,则无γ′粒子被切割的现象。在760℃,618MPa及980℃,190MPa条件下蠕变至第二阶段时,在γ/γ′界面上都形成了二维位错网络墙,墙上位错的攀移是合金形变的控制因素。第二阶段蠕变速率(ε)与立方γ′粒子的尺寸(α)和体积分数(V_f)的关系符合ε∝α/V_f~(2/3)     

直流电流对一种镍基单晶高温合金γ′相析出的影响

研究了不同直流电流密度条件下一种镍基单晶高温合金中γ′相的析出行为．合金经1250℃固溶4h处理后，对其施加不同电流密度且以不同冷却方式进行冷却，考察直流电流对γ′相析出的影响．结果表明，合金在固溶处理后空冷时，随电流密度的增加，γ′相的尺寸和体积分数均增加，面密度减小；在相同的电流密度作用下，随着冷却速率的增加，γ′相尺寸和体积分数减小，面密度显著增加．直流电流产生的电迁移效应和Joule热效应影响γ′相的析出过程，电迁移效应加速原子的扩散，对γ′相析出起促进作用；Joule热效应降低冷却速率，促进γ′相的长大．     

定向凝固制备镁单晶中杂质相的研究

采用自行设计的定向凝固装置制备了镁单晶,通过扫描电镜观察、能谱分析和软件统计分析,研究定向凝固工艺制备的镁单晶中杂质相的特性。结果表明,杂质相中含有多种元素,其主要成分是MgO,有球形、团簇形和块状。试样中MgO杂质相从下至上数量逐渐减少,尺寸逐渐增大,且镁组织中MgO平均直径在1μm以下。     

合金元素对一种定向凝固钴基高温合金组织和性能的影响

本文研究微量合金元素Ｃ，Ｂ，Ａｌ，Ｚｒ对钴基高温合金组织和性能的作用，表明Ｃ，Ｂ含量增加，极为显著地提高合金高温持久性能，Ａｌ的影响次之，随Ａｌ含量增加，合金性能降低，Ｚｒ无明显影响，Ｃ和Ｂ有较为明显的交互作用。据此，研制成Ｘ４０Ｍ合金，该合金和Ｘ４０相比，高温持久性能和塑性都有极为显著的提高，可提高使用温度４５℃。合金有两种碳化物强化机制：碳化物承载和碳化物弥散强化，合金元素是通过改变合金相变温     

镍基单晶高温合金CMSX—2原始树枝状晶中γ相的定向粗化

在７６０－１０５０℃和７５０－１４０ＭＰａ范围内，选择不同温度和应力的配合对ＣＭＳＸ－２合金进行持久拉伸至断裂，观察了试件原始树枝状晶区域（枝晶干、枝晶屑及枝晶间）中γ相的定向粗化及合金元素的分布特征。结果表明，γ的定相经程度在枝晶干内最大，在枝晶内次之，在枝晶间最小，在所有这些区域中，试验温度较高者的暄向粗化程度较大；各试件在持久试验后，γ形成元素Ｗ，Ｃｒ和Ｃｏ，γ形成元素Ａ１和Ｔａ，在原始支状     

Rene′88DT粉末高温合金组织及γ′相析出动力学研究

对750℃盘件用粉末高温合金Rene′88DT热处理后的组织及不同冷却方式下合金中γ′析出的动力学规律进行了试验研究。合金组织的微观分析采用了定量金相、SEM等方法.研究指出：固溶处理后的冷速越快,γ′析出越细小;固溶处理后的等温温度越高,等温时间越长,析出的γ′长大越显著。要想控制冷却γ′的尺度,必须控制固溶后的冷速和等温温度。     

快速定向凝固Cu50Ni50单晶

过冷单相合金熔体枝晶生长过程动力学分析结果表明,存在一个枝晶生长控制方式发生转变的临界过冷度ΔＴｃ→（溶质过冷度ΔＴｃ与热过冷度ΔＴｔ交点对应的过冷度）。在临界过冷度两侧枝晶对生长过程中速度波动的响应不同。当ΔＴ〈ΔＴｃ→ｔ时,枝晶生长主要受溶质扩散控制,任何波动引起生长速度提高,都将引起枝晶尖端ΔＴｃ增大,导致生长速度回落。当ΔＴ〈ΔＴｃ→ｔ时,枝晶生长的控制性环节是热扩散,生长速度提高,溶质截     

DZ—22定向凝固高温合金复合疲劳特性的研究

本文模拟航空发动机叶片在服役状态下的疲劳行为，研究了ＤＺ－２２定向凝固合金在不同试验温度、不同低循环应力下，高低循环复合疲劳特性。结果表明，在低循环载荷上叠加高特振动载要使复合疲劳寿命下降，但若高频振幅小于某一临界值时，其复合疲劳寿命反而会明显增长，这是由于高频小幅值振动起到次负荷锻炼作用使材料得到强化，且在高低循坏复合疲劳过程中抑制了疲劳损伤。     

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．     

Ni基耐热合金凝固过程的元胞自动机方法模拟

以温度扩散方程、多组元的溶质扩散方程以及枝晶尖端生长的LGK模型为基础,建立了Ni基耐热合金凝固过程的元胞自动化模型。利用这个模型模拟了凝固过程中不同冷却速率上晶粒微观结构的演化。对模基表面与铸件内部的均匀形核、晶粒生长、扩散过程以及固／液晶面的曲率等对凝固过程中晶粒微观结构演化的影响分别进行了讨论。     

定向凝固高温合金晶界形貌的分形描述SCIEI

用分形分析的方法定量描述了定向凝固高温合金的树枝晶晶界形貌。结果表明，随着凝固速率的提高，晶界分形维数均增大。还讨论了凝固合金系统熵与晶界分形维数之间的关系。     

单晶镍基高温合金的非平衡凝固

单晶高温合金具有优异的高温力学性能。本文着重介绍单晶高温合金的非平衡凝固方面的部分有趣的研究结果:包括固液界面的形态选择,从而提示如何合适控制定向凝固工艺参数;在大温度梯度下和在侧向约束条件下的定向凝固,首次发现存在一个无(γ+γ′)共晶区和TiC的上浮现象;在加快冷却速度时,还发现从未报导过的TiC的奇异形态以及其它一些亚稳相。