Hf含量对镍基粉末高温合金中γ′相形态的影响

研究了含Hf镍基粉末高温合金在长期时效处理过程中γ′相形态的演化过程.结果表明:合金在高温长期处理过程中立方状γ′相发生分裂、呈现出二重平行状和八重小立方体组态.八重小立方体组态作为择优形态不再发生分裂,处于低能稳定状态.不同Hf含量合金的错配度发生明显变化,γ′相的长大或粗化过程可以粗略地分为"界面控制"和"应变控制"2个阶段,γ′相间弹性相互作用能对合金中析出相的形态变化起着重要作用.     

γ″和γ′复合析出强化新型镍基高温合金的研究

通过ＩＮＣＯＮＥＬ７１８（ＧＨ１６９）合金中主要强化元素Ｎｂ、Ｔｉ、Ａｌ的调整获得γ″＋γ′相的复合析出，使其组织稳定性得以提高，突破了６５０℃的使用温度上限。     

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。     

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．     

Ni基合金γ／γ′相界Ir合金化时结构特性的第一原理研究

采用非相对论第一原理分子轨道DV-Xα模型簇方法,计算了Ni基单晶超合金γ/γ'相界的电子结构,并从键重替聚居数(QAB)、界面原子层间的部分键合强度,以及界面原子局域环境总键合强度几个方面,对Ir合金化前后γ/γ'界面的结构稳定性、脆化特性、相间断裂的难易程度等几个方面对γ/γ'相界的结构特性进行了分析。结果表明:Ir合金化能增强γ/γ'界面Ni-Ni与Ni-Al原子间的键合强度,价键强度的增加有如下的变化趋势:QNi-Ni相似文献   

镍含量对Co-8.8Al-9.8W基合金时效组织演变与γ′相溶解行为的影响

为了研究镍含量(5、15、25和35,at%)对Co-8.8Al-9.8W基高温合金时效组织演变及γ′强化相溶解行为的影响,运用SEM、XRD等对时效处理后合金的γ′相微观组织结构演变、γ′相相转变温度和显微硬度进行了研究。结果表明,Ni含量增加,γ′相溶解温度出现不同程度的提高,γ′相的体积分数也在逐渐增加。当Co-8.8Al-9.8W合金中Ni添加量为25%时,γ′强化相的溶解温度达到了1100℃。合金固相线温度和γ′相的形貌未发生明显变化。4种不同镍含量合金经900℃/50 h热处理后,基体均为典型的γ/γ′两相组织。经900℃/100 h热处理后,γ′相的体积分数出现不同程度的降低,且γ′相发生了明显的粗化。对4种合金900℃/50 h和900℃/100 h的显微硬度测量结果表明,当Ni含量由5%增加至15%时,其显微硬度升高;当Ni含量进一步增加时,合金的显微硬度却降低。合金的时效处理时间由50 h延长至100 h时,γ′相的体积分数减少并伴随着γ′相的粗化,导致Co-8.8Al-9.8W基合金的显微硬度降低。     

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。     

U720LI合金高温析出γ′相的失稳分解

对U720LI镍基高温合金连续冷却过程中析出的高温γ′相的分解现象进行了观察研究.结果表明。自固溶温度快冷至室温时,发现有大量细小的γ′相析出,其尺寸大多位于40-60 nm之间,均匀分布.当试样自固溶温度缓冷至650℃然后快冷至室温时.发现有两类大小的γ′相析出,一类在200 nm左右,为高温析出γ′相;另一类集中分布在50-65 nm之间,为低温析出γ′相.重点研究了高温析出γ′相的分解现象,在高温析出γ′/γ相界,适合非经典的形核和长大的条件,在高温γ′/γ相界面上的Al和Ti等元素的偏聚区,可以作为过饱和γ基体析出γ′相的析出核心,γ′相中的Al和Ti的自由能梯度导致高温析出γ′相中Al和Ti等γ′形成元素向细小γ′相核心作短距离扩散,使细小γ′相长大和高温粗大γ′相分解.此种析出的γ′相的尺寸只有10-20 nm.上述缓冷试样经时效后,发现高温粗大γ′相的分解现象更加明显.     

一种测算镍基合金γ相亚点阵元素浓度及点阵常数的方法

分别建立了有序结构γ相亚点阵中原子置换行为引起的体应变最小和不同密排方向上原子尺寸失配度最小的目标函数，并给出了两个亚点阵(顶角与面心)之间元素含量平衡分配及其范围的约束条件，以单晶合金CMSX-2和SRR99为对象，使用Powell和simplex复合优化算法，分别计算了γ相单位晶胞两个亚点阵中的元素浓度(原子位置浓度)和亚点阵分数(单位晶胞内顶角和面心原子各占百分数)；此外，建立了已知亚点阵元素浓度计算γ相点阵常数的算式，并将其分别用于Ni3A1和上述两种合金γ相的点阵常数计算,将上述计算结果与用原子探针场离子显微分析导出的元素出现概率法所得亚点阵元素浓度进行了比较，并将计算与报道所得γ相点阵常数进行了比较，吻合性良好。从而，给出了一种只需知道有序结构相成分，即可测算其单位晶胞中亚点阵元素浓度及点阵常数的新方法。     

粉末高温合金涡轮盘不同部位冷却γ′相的析出和强化

通过模拟热处理实验研究了新型镍基粉末高温合金涡轮盘在过固溶线温度热处理过程中盘件不同部位冷却γ′相的析出特征,并采用中断冷却方式考察了γ′相在冷却过程中的发展以及合金强度的变化。结果表明：与盘缘部位析出的γ′相比较,盘心部位的平均尺寸和尺寸分布范围更大,形态更为复杂,晶界宽化更明显,而强度较低。在冷却过程中,盘心和盘缘部位的二次γ′相平均尺寸随中断温度的降低均线性增加,但盘心部位的长大速度更大。其中合金强度随冷却温度的减低呈非单调性变化（先降低后升高）,这与γ′相在冷却过程的多阶段形核有关。     

镍基高温合金中γ/θ相界面性能的数值模拟

采用分子动力学法以第二近邻嵌入原子势模型(2NN MEAM)的原子间相互作用势为输入参数,研究了Ni-Al-V高温合金中γ/θ-DO_(22)相不同成分下的界面结构,并计算了界面处不同成分下的界面能和界面分离能。研究表明:随A1原子浓度增大,界面能增大,界面分离能减少:随V原子浓度增大,界面能先增大后减小;而原子浓度改变对界面分离能影响较小;同时表明界面能和界面分离能与界面迁移密切相关。该结果可用于对Ni-Al-V高温合金沉淀过程界面的成分偏析,界面迁移等动态行为做进一步研究,对高温合金设计有极大的指导意义。     

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。     

镍基合金的析出相及强化机制

用结构分析和性能测试方法,研究了2种镍基合金（617和625）的时效析出相及强化机制。结果表明：在760℃时效过程中,617和625合金均析出面心立方结构的M23C6碳化物和面心立方有序结构的γ′相,M23C6碳化物分布于晶界和晶内,γ′相分布于晶内。此外,625合金还析出体心四方结构的γ″相。2种合金的晶内析出相（M23C6和γ′）稳定性好,617合金的晶界析出相（M23C6）在760℃时效3000 h后聚集长大,仍为不连续分布,可阻碍晶界滑移;625合金的晶界相（γ″相）随760℃时效时间延长数量增多。M23C6作为时效态617合金的主要析出相,弥散分布于晶界和晶内,有利于析出强化,从而提高了617合金的强度和硬度。γ″相作为625合金中的强化相,γ″相与基体（γ）之间的点阵错配度大,共格应力导致的强化作用明显,导致时效态合金的高屈服强度和硬度。     

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'相直线排列形貌的形成机制研究

利用扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)和电子背散射衍射(EBSD)技术研究了GH984镍基高温合金时效过程中析出的第二相的形貌.结果表明:晶界附近析出的针状η相与基体具有以下取向关系:{111}γ∥{0001}η,[011]γ∥[21-1-0]η.弥散分布的球状γ'相为L12立方结构,与基体具有以下取向...     

U720LI合金高温析出γ’相的失稳分解

对U720LI镍基高温合金连续冷却过程中析出的高温γ’相的分解现象进行了观察研究．结果表明，自固溶温度快冷至室温时，发现有大量细小的γ’相析出，其尺寸大多位于40—60nm之间，均匀分布．当试样自固溶温度缓冷至650℃然后快冷至室温时，发现有两类大小的γ’相析出，一类在200nm左右，为高温析出γ’相；另一类集中分布在50-65nm之间，为低温析出γ’相．重点研究了高温析出’相的分解现象，在高温析出γ’／γ相界，适合非经典的形核和长大的条件，在高温γ’／γ相界面上的Al和Ti等元素的偏聚区，可以作为过饱和1基体析出γ’相的析出核心，γ’相中的Al和Ti的自由能梯度导致高温析出γ’相中Al和Ti等γ’形成元素向细小γ’相核心作短距离扩散，使细小γ’相长大和高温粗大γ’相分解．此种析出的γ’相的尺寸只有10-20nm．上述缓冷试样经时效后，发现高温粗大γ’相的分解现象更加明显．     

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     

镍基粉末冶金高温合金中γ′相形态不稳定性研究

较系统地研究了低错配度FGH98I和FGH96合金在热处理条件下γ′相的形态演化行为.结果表明:γ′相的形态失稳形式可归纳为γ′相分裂和γ′相不稳定长出形态,γ′相分裂主要是γ/γ′相间弹性应变场的各向异性和溶质元素富集相互作用造成,而形状不规则的不稳定长出形态主要是由于基体或晶界局部溶质原子浓度(或过饱和度)变化导致γ′相的非平衡性生长,讨论了γ′相分裂和不稳定长出形态同时发生现象,及不连续脱溶析出导致扇形结构的形成机理.     

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     

同位相热机械疲劳形变后γ／γ′相界面上的位错网分析

DD8单晶镍基高温合金经过同位相热机械疲劳（TMF）后，在垂直于应力轴的γ/γ′相界面上存在着大量的六角形位错网。对位错网中的位错进行的分析表明，六角形位错网中的位错都是刃型位错，而且这些位错的Brugers矢量都不与滑移过程开始的滑移系相对应。利用双交滑移模型说明了位错网的形成机制。