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。     

Creep deformation behavior and failure diagnostic diagrams of a columnar-grained nickel-based superalloy

Uniaxial creep deformation of a columnar-grained cast Ni-based superalloy has been analyzed in the temperature range of 1035-1315 K. Two-stage heat treatment of the material resulted in an average γ′ particle size of 0.4 μm and inter-particle distance of 0.04 μm. At 1035 K, the alloy showed predominantly primary creep with very low tertiary creep strains. At temperatures above 1035 K, a pseudo-tertiary creep regimen is predominant. Faceted fracture, coarsening of γ′ particles, decohesion of the matrix around the particles, and rafting of the coarsened γ′ particles have been observed as failure modes over the temperature range studied. An analysis is presented to understand creep deformation behavior of the material in the secondary and tertiary creep stages, by expressing them as power functions of time. Failure diagnostic diagrams have also been constructed for the material over the temperature range investigated. Disclaimer: The views expressed in this paper are solely those of the authors alone and do not reflect in any way those of the American Bureau of Shipping.     

DZ40M钴基高温合金的中温蠕变形变与断裂

本文研究了新近开发的定向凝固ＤＺ４０Ｍ钴基高温合金在７００℃,３６０－３４０ＭＰａ时蠕变形变特点,用扫描电镜和透射电镜分别观察了蠕变断裂断口、纵向剖面和形变后组织结构．结果表明：ＤＺ４０Ｍ合金７００℃起始蠕变阶段蠕变应变和间呈线性关系;稳态蠕变速率可用ε＝Ａ ｅｘｐ（ｂ／ｋＴ）来表示,其中 Ａ＝８．７２７０×１０－１３％ｈ－１ ｂ＝０．９０３９×１０－２１ｃｍ３·ＤＺ４０Ｍ合金表现出高的蠕变塑性;在蠕变过程中,大量细小的 Ｍ２３Ｃ６在基体中沉淀析出,它们有效地强化合金基体; 蠕变断裂为穿晶韧性断裂,裂纹萌生于初生碳化物本身以及与基体的界面裂纹在垂直应力轴方向上扩展,最终导致穿晶断裂。     

定向凝固镍基高温合金的高温蠕变

研究了一种定向凝固镍基高温合金在870℃,330—420MPa应力下的高温拉伸蠕变性能．结果表明：蠕变曲线表现了较短的减速蠕变阶段和较长的加速蠕变阶段,其蠕变变形机制为位错在第二相粒子间的Orowan弯曲过程,而不是由扩散过程所控制加速蠕变阶段蠕变速率的起始增加是显微组织发生变化（γ’相的定向粗化）的结果,而不是蠕变裂纹的形成与扩展．蠕变断裂数据符合MonkmanGrant关系．最终的断裂过程受控于蠕变裂纹的扩展速度     

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     

一种单晶镍基合金的高温蠕变损换

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。     

单晶镍基高温合金的蠕变断裂

本文研究了〈001〉取向的CMSX—2,SRR99和RR2000三种单晶镍基高温合金,从750-1000℃温度范围和从150—680MPa应力下的蠕变断裂特征;用扫描电镜对上述各种实验状态下的蠕变断口和纵向剖面进行了详细观察。结果表明:单晶的蠕变断裂具有明显的晶体学特征,蠕变裂纹总是从已有的铸造的显微疏松处萌生;对于含碳量较高的材料,碳化物及其与基体的界面也是裂纹萌生的有利位置;这些已萌生的裂纹在外加应力轴垂直的(001)面上各向异性地扩展,直到由于承载截面的逐渐减小而导致最终破坏。虽然在较高的实验温度下,断口被强烈地氧化,但是蠕变断裂特征没有改变,在对三种材料断口上(001)面的大小和面积分数的测量和计算表明,用面积分数来表征蠕变损伤程度是可行的。     

超细晶工业纯锆的室温蠕变特性及断口分析

研究了超细晶工业纯锆在0.875R_(p0.2)、0.9R_(p0.2)、0.9125R_(p0.2)、0.925R_(p0.2)、0.9375R_(p0.2)、0.95R_(p0.2)蠕变应力下的室温蠕变性能,计算了超细晶工业纯锆的稳态蠕变速率,并分析了其蠕变断裂机理。结果表明:超细晶工业纯锆在蠕变应力为0.875R_(p0.2)时,出现了蠕变饱和现象,稳态蠕变速率随着蠕变应力的增加而增大,稳态蠕变阶段缩短;室温下,工业纯锆经复合细化后蠕变抗性显著提高;当蠕变应力为0.95R_(p0.2)时,稳态蠕变速率达到最大值3.140×10~(-6) s~(-1)。通过计算蠕变应力指数,得到超细晶工业纯锆的室温蠕变机理为位错运动。超细晶工业纯锆室温蠕变断裂为韧性断裂。     

施载方向对定向凝固镍基高温合金高温蠕变行为的影响

研究了施载方向对定向凝固镍基高温合金９８０℃,１３０－１９０ＭＰａ蠕变及断裂性能的影响。结果表明,三种取向试样的蠕变曲线相似,稳态蠕变均由位错的攀移过程所控制。因蠕变断裂机制不同,纵向试样比横向及倾斜试样表现了高得多的蠕变塑性,前者为完全穿晶断裂,后两者为明显的沿晶断裂。     

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。     

无铼二代镍基单晶高温合金中温高应力蠕变机制

通过测定一种镍基单晶合金的蠕变曲线和观察微观组织及对合金断裂后位错组态进行分析,研究中温高应力条件下镍基单晶合金的组织演化及断裂特征。结果表明：在760 ℃、700 MPa条件下,合金蠕变断裂后的断口表面由类台阶状形貌组成,且台阶取向相同,台阶的两个棱边与á110ñ晶向平行,台阶的上平面平行于{001}晶面。合金凝固形成的共晶区是合金薄弱区域,裂纹在该区域萌生和扩展,并最终导致合金的蠕变断裂。800 ℃、750 MPa蠕变期间,合金中的g ¢相可形成与应力轴垂直的类N−型筏状结构,但筏状g ¢相的尺寸较短,在合金的g基体通道及g ¢/g两相界面处存在大量位错网,有部分á110ñ超位错切入筏状g ¢相内。(1/2) 位错由g ¢/g相界面切入  g ¢相后发生位错分解,可形成(1/3)á112ñ超肖克莱不全位错+层错的位错组态,当有单个位错穿过层错区时,致使位错与层错衬度相互重叠,使层错条纹明暗衬度发生变化。     

一种镍基单晶合金的中温蠕变断裂机制

通过对一种镍基单晶合金进行中温不同应力条件下的蠕变性能测试及组织结构与断口形貌观察,研究了合金在蠕变期间的损伤及断裂机制。结果表明:合金在蠕变后期的变形机制是主、次滑移系的交替开动,主/次滑移系的多次交替开动,可在两滑移系交错区域的γ′/γ两相界面萌生裂纹;随蠕变进行,沿与应力轴垂直的γ′/γ两相界面发生裂纹的扩展,形成与<110>方向平行的正方形解理面,其中,裂纹在(001)面沿<110>方向扩展,与{111}二次解理面相截时,可终止裂纹扩展。这是使(001)解理面具有四方形特征的原因。由于蠕变期间在不同横断面发生多个微裂纹扩展,并在裂纹尖端沿较大剪切应力方向形成撕裂棱或发生二次解理,使多个裂纹连通,直至发生蠕变断裂。这是使合金蠕变断口呈现凹凸不平多层次解理特征的主要原因。     

Creep data analyses of a columnar-grained nickel-base superalloy by conventional and Β-envelope methods

Creep-rupture properties of a columnar-grained nickel-base superalloy have been evaluated over a wide temperature range (1033 to 1311 K) and stress levels (80 to 850 MPa). Creep data analyses based on the conventional approach as well as on a new graphical method—the Β-envelope method (Ref 1)—have been carried out for creep strain and life estimation purposes. The relation between minimum creep rate of the alloy with the applied stress obeys simple power law, whereas the rupture data of the alloy fits well to the Larson-Miller parameter. Also, the Monkman-Grant relation between the minimum creep rate and the rupture life produces a trend with some degree of scatter in the data. The latter relation in its generalized form by the Β-envelope method exhibited the best correlation with significantly reduced scatter in the data.     

抽拉速率对定向凝固DZ483合金的微观组织及力学性能的影响

研究抽拉速率对DZ483合金微观组织及力学性能的影响。结果表明：随着抽拉速率的提高,合金的一、二次枝晶间距逐渐减小,γ′相尺寸减小,但γ′相的数量增多;共晶组织及枝晶间碳化物的数量增多。碳化物形貌由块状转变成长条状,类型不随抽拉速率的提高而改变。随着抽拉速率的升高,除Cr元素偏析系数在1左右波动外,其余元素的偏析程度都增加,其中W、Mo元素偏析程度明显加重;DZ483合金的持久性能随抽拉速率的提高先升高后降低。不同抽拉速率下,合金断口均呈现出韧性断裂和脆性断裂混合特征,γ′相为合金的主要强化相。随着抽拉速率的提高,一方面,合金中γ′相的数量逐渐增多,尺寸逐渐减小,提高了合金的持久性能;另一方面,由于元素偏析程度加重、碳化物和共晶数量增多及γ′相筏形化规则程度的下降,降低了合金的持久性能。     

掺杂硫对IN718合金性能的影响

研究了掺杂硫对ＩＮ７１８合金的影响,结果表明,硫使蠕变抗力和持久寿命降低,硫对ＩＮ７１８合金的有害作用具有明显的表面效应,一种可能的机制是硫加剧表面晶界在蠕变和持久试验中的氧化和开裂。     

高温合金的蠕变及疲劳−蠕变−环境交互作用规律和机理

综合了中国科学院金属研究所高温合金和金属间化合物研究组在高温合金蠕变研究方面的主要成果：蠕变和断裂规律及其机理,蠕变−环境交互作用及其机理,蠕变阻力模型以及疲劳−蠕变−环境交互作用规律及其机理。     

THE CREEP─DAMAGE BEHAVIOUR FOR SINGLE CRYSTAL NICKEL-BASE SUPERALLOY

基于镍基单晶合金蠕变过程中的细、微观组织结构变化及损伤特点,本文建立了考虑材质劣化和空洞损伤的双参数蠕变损伤本构方程及寿命预测模型。利用ＤＤ３单晶材料〈００１〉晶体取向的７６０,８５０和１０００℃实验结果考核表明,所建模型可以比较准确地预测蠕变第二、第三阶段变形状态及破坏特征。第二阶段持续时间、第三阶段开始时间可以表示成蠕变应力的指数函数;随着温度的升高,材料劣化加剧,空洞损伤也增加。     

定向凝固镍基高温合金DZ17G的循环蠕变行为

本文研究了两种方式载荷循环（矩形波和锯齿波）对定向凝固镍基高温合金ＤＺ１７６Ｇ高温蠕变行为的影响。结果表明,与恒载荷静态蠕变相比,载荷循环并不影响蠕变塑性,但降低了蠕变寿命,蠕变寿命的降低程序近拟与载荷循环粢九成正比,且矩形载荷循环比锯齿波载荷循环效果更为明显。提出载荷循环导致蠕变寿命的降低与载荷变化引起的滞弹性效应无关,而是蠕变变形加速的结果。在载荷降低时,蠕变阻力的松弛导致在随后加载期间,试样     

GH4049镍基高温合金的高温蠕变行为

研究了镍基变形高温合金GH4049, 在实际工作温度范围700~900 ℃, 应力137~600 MPa下的高温拉伸蠕变行为, 得到了蠕变后的高温应变恢复曲线。提出了应用参数优化估计的方法, 在较大温度及应力范围内, 计算稳态蠕变率的宏观唯象公式中的各参数, 并用ZA27和GH4049合金的实验数据验证了该方法的可行性。 GH4049合金各温度下的稳态蠕变速率与所施加的应力,在双对数坐标系下呈线性关系, 应力指数平均值为7.685 1, 平均稳态蠕变激活能为543.6 kJ/mol。     

一种镍基高温合金蠕变过程中碳、硼化物的演变行为及结构表征

通过对一种镍基铸造K417G高温合金进行760℃/645 MPa、900℃/315 MPa和950℃/235 MPa 3种条件下的蠕变性能测试,并采用扫描电镜、透射电镜等实验方法对蠕变后高温合金微观组织进行表征,分析不同条件下的蠕变机理,并对比分析蠕变前后合金中碳、硼化物的形态、分布、晶体结构,研究不同蠕变温度和应力条件对碳、硼化物析出和演变行为的影响,并揭示碳、硼化物对镍基高温合金不同条件下蠕变性能的影响。结果显示,K417G高温合金的蠕变寿命随着蠕变条件由760℃/645 MPa向900℃/315 MPa和950℃/235 MPa转变先升高后降低。760℃/645MPa下,蠕变裂纹产生于MC型碳化物的碎裂;900℃/315 MPa下,蠕变裂纹一部分产生于晶界,另一部分产生于MC型碳化物碎裂;950℃/235 MPa下,蠕变裂纹全部产生于晶界。在760℃/645 MPa下,MC型碳化物不分解,晶界没有析出细小碳、硼化物;900℃/315 MPa下,MC型碳化物分解产生M23C6型碳化物,晶界析出细小均匀分布的M23C6型碳化物和M3B2型硼化物;950℃/235 MPa下,晶界M23C6型碳化物和M3B2型硼化物长大,呈条状分布。