单晶镍基合金蠕变时γ组织形态变化的计算机模拟

运用有限元法及能量扰动法对单晶镍基合金蠕变过程显微组织的变化进行了动态模拟。模拟结果表明在外加拉或压应力下显微组织不同的变化过程。该变化对单晶镍基合金在蠕变经过一定时间后的点阵参数和点阵错配度有影响。     

镍基合金中γ′相界面的强化设计

采用第一原理分子轨道离散变分Xα法，研究在镍基合金中加Ir合金化的作用，以及在镍基合金中存在B，C，N，H，O，P或S时对γ相和γ′相界面结合强度的影响。证明Ir合金化后，使γ相和γ′相的晶格错配度向负值变化，提高键重叠集居数和总键序。在镍基合金中存在的S，P，H，O，N，B或C，对γ－Ni/γ′-Ni3Al相界面结合力有明显影响，其中C，B和N显著增强两相的界面，相反S和P则减弱相界的结合。     

迭加压应力过载对镍基合金疲劳蠕变交互作用的影响

本文研究了压应力过载峰(S_P)对GH698镍基高温合金700℃下疲劳蠕变交互作用的影响.S_P约在0至-400MPa范围时,断裂周次因存在S_P而增加.当S_P过大或过小时,断裂周次减小.动态蠕变速率的变化和断裂周次呈相反的对应关系.研究表明,S_P的作用表现在四个方面,即减小动态蠕变速率;促进疲劳损伤,引起断裂模式变化;延缓裂纹扩展和产生S_P本身的疲劳损伤.这些作用的强弱随基载循坏应力及S_P值的大小而异.     

单晶镍基合金蠕变时γ′组织形态变化的计算机模拟

运用有限元法及能量扰动法对单晶镍基合金蠕变过程显微组织的变化进行了动态模拟。模拟结果表明在外加拉或压应力下显微组织不同的变化过程。该变化对单晶镍基合金在蠕变经过一定时间后的点阵参数和点阵错配度有影响。     

单晶镍基合金蠕变时γ'组织形态变化的计算机模拟

运用有限元法及能量扰动法对单晶镍基合金蠕变过程显微组织的变化进行了动态模拟.模拟结果表明在外加拉或压应力下显微组织不同的变化过程.该变化对单晶镍基合金在蠕变经过一定时间后的点阵参数和点阵错配度有影响.     

FGH95镍基合金的蠕变行为研究

研究了FGH95镍基合金在650℃、1 040 MPa条件下的蠕变行为。结果表明,在蠕变初期,基体中的位错开始形成并呈现出六边形特征,随着蠕变的进行,位错交织在一起。当蠕变进行到100 h后,位错出现在γ和γ′相之间交界处,增强了合金的抗蠕变能力。当蠕变进行到280 h之后,在γ和γ′相交界处的位错呈现出四边形特征,导致该处应力集中,γ′相位错遭到破坏,这时基体中的蠕变位错就会运动到γ′′相之中并形成不全位错和层错的位错组态。     

单晶镍基合金蠕变期间γ＇相的定向生长及影响因素

通过测算不同成分Ni-Cr-Co—W-Mo-Al-Ta系单晶合金在蠕变期间元素扩散的迁移率和γ＇相定向粗化速率，研究了元素之间相互作用对扩散速率及γ＇相定向粗化速率的影响。结果表明：在γ＇相定向粗化期间，合金中γ＇相的筏形化速率随成分和应力不同而变化，且γ＇相筏形化时间随施加应力的提高而缩短，其中，元素扩散及γ＇相定向粗化的驱动力与施加应力及弹性模量相关。元素之间的相互作用对元素Al的扩散速率有影响，随合金中难熔元素Ta＋Mo总含量及Ta／W的比值增加，可提高Al的扩散激活能，降低Al的扩散速率，延长γ＇相的筏形化时间。在γ＇相定向筏化的扩散场中，由原子偏聚形成有序相是自由能降低的自发过程，其中较大半径的Al、Ta原子迁移至{100}晶面，可形成异类原子结合键及稳定的原子堆垛方式，是形成三Ll2结构γ＇有序相的主要原因。     

单晶镍基合金蠕变期间γ￠相的定向生长及影响因素

通过测算不同成分Ni-Cr-Co-W-Mo-Al-Ta系单晶合金在蠕变期间元素扩散的迁移率和γ'相定向粗化速率,研究了元素之间相互作用对扩散速率及γ'相定向粗化速率的影响.结果表明:在γ'相定向粗化期间,合金中γ'相的筏形化速率随成分和应力不同而变化,且γ'相筏形化时间随施加应力的提高而缩短,其中,元素扩散及γ'相定向粗化的驱动力与施加应力及弹性模量相关.元素之间的相互作用对元素Al的扩散速率有影响,随合金中难熔元素Ta+Mo总含量及Ta/W的比值增加,可提高Al的扩散激活能,降低Al的扩散速率,延长γ'相的筏形化时间.在γ'相定向筏化的扩散场中,由原子偏聚形成有序相是自由能降低的自发过程,其中较大半径的Al、Ta原子迁移至{100}晶面,可形成异类原子结合键及稳定的原子堆垛方式,是形成Ll2结构γ'有序相的主要原因.     

应力时效对DZ125镍基合金组织演化及蠕变抗力的影响

通过蠕变性能测试,组织结构观察和晶格常数测定,研究应力时效对DZ125镍基合金组织演化与蠕变抗力的影响。结果表明:合金在980℃、90MPa近服役条件下的蠕变寿命是9714h;蠕变期间,样品中间区域的γ′相优先形成完整的筏状组织,在无应力的肩部区域,γ′相呈现串状形态;随应力时效时间延长至9714h,合金中筏状γ′相的厚度尺寸从0.4μm增加至1.8μm,合金中γ′、γ两相的晶格常数值增加,两相的错配度增大。其中,应力时效致使筏状γ′相粗化及错配度增大,可改善蠕变抗力,是合金在近服役条件具有较长蠕变寿命的原因之一。     

单晶镍基合金高温压缩蠕变的微观特征

利用ＴＥＭ对「００１」取向单晶镍基合金高温压缩蠕变行为的研究表明：γ’相沿应力轴方向形成筏状后,形变机制是〈１１０〉超位错切入筏状γ’相,（１／３）〈１１２〉超Ｓｈｏｃｋｌｅｙ不全位错自于「１０１」超位错的分解。领先和拖曳的超Ｓｈｏｃｋｌｅｙ不全位错形成的位错环阻碍了「１０１」超位错的继续扩展,是压缩蠕变应变量小的原因之一。     

一种单晶镍基合金压缩蠕变期间γ′相的定向粗化

对［001］取向单晶镍基合金恒温恒载压缩蠕变不同时间的组织形貌进行SEM和TEM观察表明：蠕变初期,两立方γ′相沿平行于应力轴方向扩散相连定向生长成为条形筏结构;垂直通道中基体[001］晶向共格应变量减小,应变能降低是合金元素定向扩散形成γ′相筏结构的驱动力;压缩与拉伸蠕变相比较,γ′相形筏所需要的时间较长,应力较大     

铸造镍基合金K44的高温蠕变行为

研究了铸造镍基高温合金K44在850——900℃，225—380 MPa的高温拉伸蠕变行为，结果表明，实验合金蠕变曲线具有较短的初始阶段和较长的加速阶段，加速阶段较长是由于筏形化的γ粒子和位错相互作用促成的，加速蠕变为应变软化阶段时，可以由关系式ε=εmin(1 c△ε)exp(n△ε)来描述，蠕变断裂数据遵守Monkman-Grant规律，裂纹起源于晶界或枝晶界的空洞。     

Re对单晶镍基合金蠕变行为的影响

通过对有Re和无Re单晶镍基合金进行蠕变性能测定,结合组织形貌观察,研究了Re对单晶镍基合金蠕变行为的影响.结果表明,Re可有效提高合金的高温蠕变抗力,与无Re单晶合金相比较,加入2%的Re后,可使合金在高温低应力条件下的蠕变寿命有较大幅度的提高,计算出2%的Re合金在稳态蠕变期间的蠕变激活能Q=478.6 kJ/mol,应力指数n=5.1.合金在蠕变初期的变形特征是(1/2)<110>位错在基体通道中滑移,运动位错相遇发生位错反应,在γ、γ'两相界面处形成位错网,可提高合金的蠕变抗力.蠕变后期,合金的变形机制是<110>超位错切入筏状γ'相内.     

一种单晶镍基合金的高温蠕变损伤

测定了[001]取向单晶镍基合金的蠕变曲线,并利用SEM和TEM对蠕变后期的微观组织结构进行了观察结果表明：蠕变第三阶段结构特征是大量位错切入筏状γ'相．降低了台金的蠕变抗力两个滑移系统交割产生滑移台阶,连续的交替滑移使筏状γ'相发生扭曲、并产生微裂纹是蠕变断裂的直接原因     

单晶镍基合金的蠕变特性及影响因素

通过对（００１）取向单晶镍基合金蠕变曲线和位错运动内磨擦力的测定及能谱微区成分分析,研究了两种合金的蠕变特性。结果表明：在１０００℃和１２０ＭＰａ条件下,两合金位错运动的内摩擦力值相近,随温度的升高,两合金的内摩擦力差值增大;随着提高,不含Ｔａ拾金中γ＇相尺寸和体积分数明显减少,而Ａｌ、Ｔａ元素含量较高的合金中,γ＇相保持较高的体积分数是合金蠕变抗力明显提高的主要原因。     

压应力过载峰的时间间隔对镍基合金疲劳蠕变交互作用的影响

本文研究了迭加压应力过载峰S_P的时间间隔△t对镍基高温合金GH 698在700℃下疲劳蠕变交互作用的影响.结果表明,随着△t的逐渐减小,加剧合金的疲劳损伤,扩大了断口上疲劳断裂模式的范围,抑制沿晶蠕变断裂模式,这种变化对断裂寿命有明显影响.与此同时,迭加S_P对动态蠕变速率ε及疲劳裂纹扩展速率dα/dN的影响均表现为正反两个方面.当△t较短时,加速动态蠕变与裂纹扩展的因素起主导作用,导致寿命缩短;当△t较长时,则反之.     

基于UMAT子程序镍基合金高温蠕变行为分析

基于UMAT子程序建立了不同取向下镍基合金的试验模型,对其高温蠕变行为进行仿真分析和工艺试验。结果表明:所获得的仿真结果与工艺试验结果的误差符合工程应用要求,仿真分析过程可行且有效,对镍基合金高温蠕变行为的研究具有指导意义。     

镍基合金激光熔覆γ-TiAl基合金涂层组织研究

研究了镍基合金激光熔覆γ-Tial基合金涂层的组织特征，以及后续热处理对涂层组织转变的影响。结果表明，通过激光熔覆技术，在镍基合金表层获得了与γ-Tial基合金激光表层熔凝区相近的枝晶组织。这种组织经过后续退火热处理可形成细小的等轴晶组织，为实现镍基合金/γ-Tial基合金的超塑扩散连接提供了良好的组织基础。     

DZ125镍基合金的显微组织与蠕变行为

通过蠕变性能测试及组织形貌观察,研究DZ125合金的高温蠕变行为。结果表明:经完全热处理后,合金在枝晶干/间区域存在明显的组织不均匀性,粗大γ′相存在于枝晶问,细小γ′相存在于枝晶干。蠕变初期合金中γ′相已转变成筏状结构,稳态蠕变期间合金的变形机制是位错攀移越过γ′相,其中,位错攀移期间,易形成位错的割阶,空位的形成和扩散是位错攀移的控制环节。而蠕变后期合金的变形机制是位错在基体中滑移和剪切进入筏状γ′相。在高温蠕变后期,合金中裂纹首先在晶界处萌生与扩展,且不同形态晶界具有不同的损伤特征,其中,沿应力轴成45°角晶界承受蠕变损伤的较大剪切应力可使其发生较大几率的蠕变损伤;而加入的元素Hf促进细小粒状相沿晶界的析出,可抑制晶界滑移,提高晶界强度,是合金蠕变断裂后晶界呈现非光滑表面的主要原因。     

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。