镍基单晶高温合金短时时效过程中取向变化的原位研究

利用TEM和XRD原位研究了一种镍基单晶高温合金在时效过程中的取向变化.研究发现固溶-时效热处理后的初始样品内部不同γ′相之间存在~4°的小角度晶界.对材料在950℃下进行10 min短时时效处理,原位TEM和XRD结果表明γ′相的取向偏离初始取向~5°,且该取向变化在降温之后也不会完全恢复;该短时升、降温过程使γ′相的取向集中度增加.     

镍基单晶高温合金孔洞区域蠕变行为原位SEM研究

本文采用扫描电镜(SEM)原位高温蠕变实验研究方法,在780℃/720 MPa的蠕变条件下,对镍基单晶高温合金开展蠕变实验,实时观察了孔洞区域显微组织原位演化过程。实验结果表明：蠕变开始后孔洞处应力集中,变形集中于孔洞区域,孔洞旁产生45°及135°方向以及垂直于应力轴的裂纹,多个孔洞共同作用可引起颈缩。颈缩发生后真实应力增加,促进颈缩区孔洞处裂纹垂直于应力轴扩展,而非颈缩区裂纹在切应力作用下沿45°以及135°方向发生扩展。此外蠕变第一阶段已经发生颈缩,导致第二以及第三阶段时间较短,缩短蠕变寿命。揭示了高温下孔洞缺陷对蠕变行为的影响规律及机制,对蠕变寿命预测及高温合金研发有一定启发意义。     

一种二代镍基单晶合金750℃原位蠕变行为研究

本文提出了一种基于扫描电镜(SEM)的原位高温蠕变实验研究方法,并在750℃/800 MPa的蠕变条件下,对一种二代镍基单晶高温合金开展蠕变实验,对其微观组织在恒定载荷条件下的演化行为及失效断裂过程进行了原位观察.实验结果表明:该方法在750℃/800 MPa下可稳定进行蠕变实验研究,对镍基单晶合金测量显示实验结果可靠...     

第三代镍基单晶高温合金原位加温-拉伸的研究

本文通过环境扫描电子显微镜(ESEM)原位观察研究一种第三代镍基单晶高温合金以恒定速率在加温条件下的拉伸实验。在设定温度750℃下的实验结果表明:拉伸过程中由密排面{111}和密排方向〈110〉所组成的滑移系统最先启动,其它的滑移系统随着塑性变形的增加相继启动,并且该温度下拉伸样品在拉伸过程中产生位错运动,位错滑移以切过机制通过γ′强化相,从而合金出现中温硬化行为。     

一种镍基单晶高温合金中碳化物热稳定性研究

利用SEM、TEM研究了一种镍基单晶高温合金中碳化物在950℃时效不同时间的退化规律。固溶处理过程中形成的MC碳化物随时效时间的增加而逐渐退化为M6 C和M23 C6碳化物。同时,由于在时效处理过程中Re元素进入M6 C碳化物中,破坏了其结构稳定性,促使M6 C碳化物也可以退化为M23 C6碳化物。至时效3000 h时,没有观察到碳化物退化的逆反应。本研究可以为高温合金高温下服役的稳定性提供实验参考。     

镍基单晶高温合金相界与界面位错的相互作用

本文通过在透射电子显微镜(TEM)中应用原位加热台,对镍基单晶高温合金进行了变温加热,观察研究了γ/γ′相界面与界面位错的相互作用.发现相界面迁移过程中不改变界面位错网络的位错密度,只会改变位错网络形态.研究发现界面位错的弹性应力场能够阻碍γ′相长大,使界面产生向γ′相凹进的凹槽.     

镍基单晶高温合金水导激光钻孔工艺特性研究

为了探究不同激光功率及扫描速度下水导激光加工技术对镍基单晶高温合金加工微孔的影响规律及规律形成机理。使用自主研发的水导激光加工平台对镍基单晶高温合金CMSX-4在不同激光功率及扫描速度下进行1 mm微孔的加工。然后采用白光干涉仪、扫描电子显微镜和Vision64软件获得微孔加工时间、孔径、圆度、锥度及重铸层厚度随不同激光功率及扫描速度的变化规律,并研究变化规律的形成机理。结果表明,加工时间、锥度及重铸层厚度与激光能量强度有关。随着激光能量强度的增大,加工时间缩短,锥度变小,重铸层厚度变小。孔径和圆度受激光能量强度及其在材料表面分布的影响。仅当激光能量作用范围控制在水束直径范围下时,孔径及圆度相应获得较好的加工质量。     

固溶处理对一种第四代镍基单晶高温合金微观组织和偏析的影响

利用扫描电子显微镜及能谱研究了固溶处理温度对一种第四代镍基单晶高温合金微观组织和枝晶偏析的影响。结果表明:铸态合金中存在显著的成分偏析,其中Ru和Mo的偏析系数接近1;随着固溶温度的升高,枝晶组织形貌特征退化,成分偏析明显减轻,但在1 360℃固溶时合金部分组织出现初熔,限制了固溶温度上限。提高最高固溶温度可一定程度增大γ′相尺寸,显著降低合金的微观偏析,但Re和W元素在高温固溶后仍存在明显的残余偏析。     

固溶时间对镍基单晶高温合金中Re,Ru元素分布和微观形貌的影响

本文利用光学显微镜、扫描电子显微镜及X射线能谱仪,研究了固溶时间对镍基单晶高温合金中Re,Ru元素分布以及合金微观形貌的影响。结果表明,固溶时间为1 h时,Re,Ru均存在明显的枝晶偏析,固溶时间延长至20 h时,Re的枝晶偏析行为得到很大改善,Ru的分布基本趋于均匀。与Re相比,Ru的扩散速率相对较快。与固溶时间为1 h时的形貌相比,固溶20 h后合金中γ'相形貌更规则,立方度更好。     

激光焊接铸造镍基高温合金工艺研究

研究了铸造镍基高温合金（Ｋ３）激光焊接时工艺参数对焊缝熔深及熔宽的影响．讨论了焊缝及热影响区产生热裂纹的机制及防止措施．结果表明，采用合适的激光焊接工艺可得到有较高强度、没有裂纹和气孔等焊接缺陷的接头．     

基于扫描电镜原位高温疲劳测试方法研究

本文基于自主研发的扫描电子显微镜原位高温拉伸平台,测试样品高温疲劳性能.通过控制恒定应力加载,设计拉-拉疲劳实验,实时观察到纳米尺度疲劳微裂纹萌生扩展过程的微观结构演变过程,得到了高分辨、高放大倍数的实时序列SEM图像,成功实现1000℃高温原位疲劳测试,对于研究纳米尺寸结构材料的高温疲劳失效微观机制有重要意义.     

激光沉积镍基单晶合金的工艺与微观组织研究

为了探索合适的外延激光金属成形(E LMF)工艺沉积块状镍基单晶高温合金,选择了合适的激光功率、扫描速度、冷却方式组成了九组实验,得到了合适的工艺组合并研究了微观组织演变及形成机理。结果表明:在500W,13mm/s,3 g/min及一般水冷的工艺下可以实现无裂纹的连续外延生长;过大的冷却速度会导致过大的热应力从而诱发裂纹的产生;主体区域为外延生长区,在表面和两端存在非外延生长区。     

难熔元素W/Re对镍基单晶高温合金再结晶的影响

两种实验合金(DD00和DD0WR)被设计用于阐明难熔元素W/Re对镍基单晶高温合金再结晶行为的影响。对比DD00合金,加入W/Re的DD0WR合金的再结晶形核阶段被延长,晶粒长大速率减慢,这也意味着DD0WR合金的再结晶行为明显受到抑制。通过透射电镜(TEM)明场像观察,随着热处理时间地延长,DD0WR合金的位错密度消除得更慢。结合TEM中扫描透射电子显微探测器(STEM)和X射线能谱仪(EDS)观察发现,在DD0WR合金中,位错和晶界处有W/Re元素富集。据此可知,对于DD0WR合金,由于难熔元素W/Re在位错和晶界处富集,阻碍了位错运动和晶界迁移,有效地抑制了再结晶的发生。     

激光熔覆修复定向凝固镍基高温合金及其拉伸性能

高Al、Ti含量的定向凝固镍基高温合金在传统的修复过程中由于较大的热输入，存在严重的热裂倾向。利用激光热量集中、能量输入小的特点，可以有效控制修复过程中的热输入，从而减小铸造基体的晶界液化和开裂倾向。在优选参数下，可以获得无裂纹的修复组织，并可实现定向凝固组织的连续生长。对修复组织进行热处理，结果表明热处理过程不会促使裂纹产生，也不会影响熔覆层组织的定向凝固特征，但对于其内部γ′相的析出行为及形貌有较大影响，从而影响了沉积层的力学性能。对沉积层的拉伸性能测试表明，无论在常温还是高温(900 ℃)下，沉积层的拉伸性能都达到了铸造基体拉伸性能的80%以上，而且均为塑性断裂，一定程度上满足了实际修复需求。     

Ni-Al-W三元镍基模型高温合金在热处理过程中显微结构的变化

研究镍基单晶高温合金在固溶处理和时效处理过程中显微结构的变化,对于更精细地制定热处理制度有重要的参考价值.本文利用电子探针(EPMA)、透射电镜(TEM)和扫描电镜(SEM),研究了Ni-Al-W三元镍基模型高温合金中元素枝晶偏析、相分配及显微结构的变化.研究结果表明:铸态时,W偏析在枝晶干,γ′相粗大且不规则;固溶处...