一种Ni基单晶高温合金[001]方向的持久性能与断裂行为

利用SEM观察了一种Ni基单晶高温合金[001]方向持久断裂的断口、纵向剖面和变形后的组织结构．结果表明：在760-1100℃温度范围内,合金的断裂均属于韧性断裂．在低于800℃的低温高应力下,合金中的γ’相不形成筏形组织,合金的断裂特征为纯剪切型断裂,对显微疏松缺陷不敏感;随着温度的增加和应力的降低,γ’相逐渐发生定向粗化,形成筏形结构,合金的持久断裂逐渐转变为微孔聚集型断裂,气孔和疏松成为主要的裂纹源．     

一种镍基单晶高温合金高温持久性能的各向异性

测定了一种镍基单晶高温合金[001],[011]和[111]三个取向的高温持久性能。结果表明,[001]方向塑性最好,[111]方向寿命最长,而[011]方向各性能指标都较低,组织分析显示,[111]取向启动多个滑移系,形成界面位错网,且分切应力低,因而寿命长;[001]取向等价滑移系最多,可有效钝化微裂纹,因而塑性最好;而[011]取向切应力高,滑移系少,形变孪晶易促进裂纹萌生,所以寿命短且塑性也低,三种试样在持久过程中都形成一种沿枝晶方向的藤状γ′,是由各枝晶间的微小取向差引起的,这些滕状γ′可以成为一种重要的裂纹源。     

Effect of pre-compression on the stress rupture properties of single crystal superalloy：Ⅰmicrostructure and stress rupture properties of pre-compressed samples

研究了单轴预压缩对镍基单晶高温合金DD98的微观组织和持久性能的影响及其原因．在热处理态的基础上，于真空中1050℃下分别实施了180MPa／6h和220MPa／6h两种预压缩、观察到预压缩后的试样中形成了与应力轴平行的P型γ’筏．同时，在竖直通道内的γ／γ界面上形成了位错网．单轴预压缩对持久寿命的影响因测试条件不同而变化，但预压缩试样的延伸率均得到提高．在高温低应力持久时，预压缩形成的P型筏转化为宽度不同的波浪状N型筏，导致位错越过γ’方式有所差异．在低温高应力时，P型筏仅表现出微弱的向N型筏转化的趋势．此时，两种预压态试样中均形成位错缠结．在中等温度及应力时，两种预压态中的P型筏则转化为较混乱的N型筏，其位错特征是不规则位错网．     

拉晶速率对Ni3Al基单晶合金IC6SX凝固组织和高温持久性能的影响

采用螺旋选晶法制备Ni3Al基单晶合金IC6SX试棒,研究了不同拉晶速率对凝固组织和高温持久性能的影响.结果表明,Ni3Al基单晶合金IC6SX凝固组织为树枝状,随着拉晶速率从1.5 mm/min增加到6 mm/min,一次枝晶间距逐渐减小.与普通镍基高温合金不同,位于枝晶干处的次生γ'相尺寸比枝晶间处的大.随着拉晶速率的增加,枝晶干和枝晶间处的γ'相尺寸都逐渐减小,由不规则形状逐渐立方化,枝晶间处的初生γ'相的数量逐渐增多.一次枝晶间距和γ'相尺寸对高温持久性能影响显著,随着拉晶速率的增加,组织细化,铸态IC6SX单晶合金的高温持久寿命增加.     

EFFECTS OF WITHDRAWAL RATE ON MICROSTRUCTURE AND STRESS RUPTURE PROPERTIES OF A Ni3Al–BASED SINGLE CRYSTAL SUPERALLOY IC6SX

采用螺旋选晶法制备Ni₃Al基单晶合金IC6SX试棒, 研究了不同拉晶速率对凝固组织和高温持久性能的影响. 结果表明, Ni₃Al基单晶合金IC6SX凝固组织为树枝状, 随着拉晶速率从1.5 mm/min增加到6 mm/min, 一次枝晶间距逐渐减小. 与普通镍基高温合金不同, 位于枝晶干处的次生γ'相尺寸比枝晶间处的大. 随着拉晶速率的增加, 枝晶干和枝晶间处的γ'相尺寸都逐渐减小, 由不规则形状逐渐立方化, 枝晶间处的初生γ'相的数量逐渐增多. 一次枝晶间距和γ'相尺寸对高温持久性能影响显著, 随着拉晶速率的增加, 组织细化, 铸态IC6SX单晶合金的高温持久寿命增加.     

HIGH TEMPERATURE TENSILE FRACTURE BEHAVIOR OF ORIENTED DD100 SINGLE CRYSTAL SUPERALLOY

１．ＩｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎＳｔｕｄｉｅｓｏｆｔｈｅｒｏｌｅｏｆｃｒｙｓｔａｌｏｒｉｅｎｔａｔｉｏｎｏｎｔｈｅｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｓｉｎｇｌｅｃｒｙｓｔａｌｓｕｐｅｒａｌｏｙｗｅｒｅｍｏｓｔｌｙｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｅｄｉｎｔｈｅｉｒｃｒｅｅｐｂｅ...     

[011]取向镍基单晶合金蠕变特征

研究了一种[011]取向镍基单晶合金的拉伸蠕变特征及其变形期问的微观组织结构.结果表明:在750℃/680 MPa条件下,合金的初期蠕变和稳态蠕变速率相对较高,蠕变寿命较短.TEM观察显示,蠕变期间的变形特征是1/20<110>位错在基体中运动,发生反应形成1/3<112>超Shockley不全位错切入γ'相后产生层错;在870℃/500 MPa条件下,蠕变中期出现不均匀滑移带并有大量超不全位错剪切γ'相,使合金具有较高的应变速率;在980℃/200 MPa条件下,合金具有较长的蠕变寿命和较低的稳态蠕变速率.不同Burgers矢量的位错相遇发生反应形成界面位错网,位错网可以阻止位错切入γ'相,γ'相沿[010]方向扩散生长,逐渐转变成筏形组织.蠕变后期位错切入,γ'相,是合金变形的主要方式.     

一种镍基单晶高温合金的恒温氧化行为

通过静态增重法对一种镍基单晶高温合金在900℃和1000℃的恒温氧化行为进行了测定,并利用X射线衍射和扫描电镜对氧化产物进行了分析。结果表明,该合金在900℃和1000℃均为完全抗氧化级,900℃的氧化速率明显低于1000℃的氧化速率。合金的氧化产物以(Ni,Co)O为主,并形成了较多的α-Al₂O₃ 和较少量的Cr₂O₃,同时形成了CrTaO₄及（Ni,Co）Al₂O₄和 Co(Al,Cr)₂O₄等尖晶石氧化物。氧化物呈层状分布,(Ni,Co)O在最外层,而Al₂O₃在内层。另外,在靠近α-Al₂O₃层的合金基体中出现了内氮化物。     

铁基-铁镍基非晶双金属的磁性及内应力模型

用双喷嘴单辊急冷工艺制备了非晶态合金Fe78sSi9B13和(FeNicr)78(siB)22的双金属带，用差示扫描量热计(Dsc)测量了双金属的晶化温度，并测量了经350℃纵向磁场退火的双金属铁芯在张紧状态及放松状态下的磁滞回线．双金属的DSC曲线基本上是两种带材DSC曲线的叠加，但(FleNiCr)78(SiB)22层的晶化放热峰变成两个，晶化温度稍有降低．虽然经过纵向磁场退火，双金属铁芯的磁滞回线仍然表现出难以磁化的特点，这源于双金属铁芯在退火后的冷却过程中由于两层材料热膨胀系数差别引起的内应力在张紧状态下，双金属铁芯中的内应力可达84MPa；在放松状态下，内应力使双金属铁芯发生收缩，其平均直径由27．5mm收缩为18mm．但双金属铁芯中的内应力并未因铁芯收缩而消除，而是发生了复杂的变化，使得双金属铁芯的每一层均存在拉应力层和压应力层，这种应力分布对双金属铁芯的磁性特征虽无根本改变，但更加难以使其磁化．     

Ni3Al基单晶合金IC6sx的表面再结晶

对Ni3Al基单晶合金IC6sx的表面进行吹砂变形处理;再在800-1260 ℃热暴露1-10 h,采用OM,SEM和EPM研究了IC6sx合金的再结晶行为.结果表明,合金再结晶开始形核的温度约1000 ℃,一次再结晶完成的温度为1200-1210 ℃.在1200-1240 ℃热暴露时的再结晶层厚度约为10 μm,而在1260 ℃热暴露时增长到约23 μm.再结晶在枝晶干长大的速度明显小于枝晶间,再结晶层和基体的枝晶干之间观察到一种由粗大条状γ′相和γ γ′相构成的胞状转变结构,这是由于枝晶干中粗大的γ′相阻碍再结晶向基体内生长形成的.     

Ni3Al基复合材料的组织与性能

通过机械法将ＮｉＡｌ粉、Ｎｉ粉ＷＣ粉混合后烧结，堆焊制备成Ｎｉ３Ａｌ＋ＷＣ复合材料。研究结果表明，该复合材料在堆焊过程中，可促使大部分ＷＣ不溶入熔池而直接以颗粒状分布于Ｎｉ３Ａｌ基体上，在ＷＣ的抗磨特性和基体的抗汽蚀性能联合作用下，使该复合材料具有高的硬度及较好的抗汽蚀和抗水砂磨损的性能。     

Cu—Ni—Al单晶的分形断裂与相变增韧

测定了Ｃｕ－Ｎｉ－Ａｌ单晶在２０－１２０℃温度范围的断裂韧性Ｋｃ和断裂表面的分形维数Ｄｆ。裂纹前沿应力诱导相变使母相有较高的Ｋｃ，在单一断裂机制下，ｌｎＫｃ与Ｄｆ之间有简单的线性关系；脆性断裂时斜率为正，韧性断裂时斜率为负，由断裂微观机与分形概念对上述结果进行分析讨论。     

Cu－Ni－Al单晶的分形断裂与相变增韧

测定了Ｃｕ－Ｎｉ－Ａｌ单晶在２０—１２０℃温度范围的断裂韧性ＫＣ和断裂表面的分形维数Ｄｆ．裂纹前沿应力诱导相变使母相有较高的ＫＣ．在单一断裂机制下，ｌｎＫＣ与Ｄｆ之间有简单的线性关系：脆性断裂时斜率为正，韧性断裂时斜率为负．由断裂微观机制与分形概念对上述结果进行分析讨论．     

微量元素P对Ni基铸造高温合金组织和持久性能的影响

研究了微量元素Ｐ对一种Ｎ８基铸造高温合金组织和９５０℃不同应力条件下持久性能的影响,结果表明：随着Ｐ含量的升高,合金的持久寿命和持久延伸率不断提高,当Ｐ含量（质量分数,下同）为０．０１７％时持久寿命达到峰值;Ｐ含量超过０．０１７％时合金在（γ＋γ′）共晶前沿析出磷化物相,Ｐ对合金持久性能的有益作用是由于Ｐ偏聚到枝晶间和晶界,抑制晶界扩散,从而提高合金的晶界强度。     

EFFECT OF CARBON AND BORON ON MICROSTRUCTURE AND MECHANICAL PROPERTIES OF A SINGLE CRYSTAL SUPERALLOY RR 2072

Carbon and boron have been considered to strengthen grain boundaries that might form during single crystal casting. In this study the effect of boron on solidification behavior and creep properties of the carbon doped single crystal RR 2072 has been investigated. In order to understand solidification behavior with boron addition, the solid/liquid interface morphology and solidification microstructare were examined with solidification rate. The relationship between microstructaral evolution and creep properties of the carbon and boron modified single crystal has been also investigated.     

钛及钛合金焊接接头的组织、性能和断裂特性

研究了钛及钛合金经钨极氩弧焊焊接接头的显微组织、力学性能和冲击断裂特征。焊缝区的显微组织为片状或针状α组织,接头强度可达到基材水平,并有较高的塑性和韧性,冲击断裂特征主要是塑性断裂。     

单晶高温合金定向凝固过程中晶体竞争生长观察

本文选用镍基单晶高温合金，用籽晶法控制各晶粒的晶体取向，进行了多晶组合的竞争生长实验，模拟了定向凝固中不同晶体取向晶粒间的生长过程与竞争规律，结果表明：晶粒的竞争生长过程取决于晶粒的相对取向关系及其与热流方向的夹角，择优生长方向与热流方向最接近的晶粒将淘汰其它晶粒并逐渐占据整个试样截面，当两个晶粒的择优生长方向都与热流方向不平行且大发散角方式组合时，两晶粒间可出现第三个晶粒并最最终扩展至整个试样截     

疲劳Cu单晶驻留滑移带的演化及其内应力场

利用扫描电镜电子通道衬度(SEM-ECC)技术,对单滑移取向疲劳Cu单晶从基体脉络位错结构到驻留滑移带(PSBs)位错结构的演化进行了观察．且对这个演化过程中典型的位错结构进行了模拟计算,给出了PSBs演化过程中典型位错结构内应力场的分布．结果表明：在从基体脉络位错结构到PSBs位错结构的演化过程中,内应力的分布是不均匀的,位错密集区域(基体脉络和PSBs墙中)比位错贫乏区域(通道中)平均内应力分布相对集中,PSBs夹层与基体相比平均内应力的分布相对较弱,PSBs与基体边界处存在很大的应力差由观察和计算结果对PSBs演化给出了一个新的可能的演化机制．     

DD8单晶镍基高温合金的热机械疲劳

对DD8合金进行了同位相(IP)与反位相(DP)热机械疲劳(TMF)实验。结果表明：当以机械应变幅作为参量时，在高应变幅下，IP疲劳寿命均低于OP的寿命；随着应变幅的降低，IP疲劳寿命有向OP寿命靠近的趋势，扫描电镜观察表明，IP和OPTMF试样的断口形貌有明显的不同，在IP实验中，裂纹萌生于试样内的铸造孔洞，垂直于加载轴方向扩展；而OP裂纹则是萌生于试样的自由表面，沿着{111}晶面扩展，不同的裂纹萌生和扩展机制是导致IP和OPTMF寿命差异的主要原因。     

EFFECT OF BORIDE ON STRESS RUPTURE PROPERTIES OF AN FeNiCr-BASE ALLOY

本文研究了硼对Fe-H42Ni-12Cr-4W-1.5Mo-4.5Ti-2Al合金热强性的影响,结果表明:硼在合金中以固溶及二次硼化物状态存在可以提高合金的持久性能;而以一次硼化物存在对合金的持久强度并无贡献,过多的一次硼化物还会引起持久性能降低。 试验结果还表明,该合金固溶温度升高引起的持久性能提高,是由于晶界二次硼化物浓度增加所引起的。在试验的晶粒度范围内,单纯的晶粒长大并不能引起持久性能的提高。