Astroloy合金弯曲晶界对蠕变断裂特性的影响

Astroloy合金中弯曲晶界显著改善了材料的蠕变持久塑性和蠕变裂纹生长抗力。通过尖切口根处蠕变裂纹形成寿命分析与试验比较,证实蠕变J~*积分是控制尖切口(和裂纹)场的有效参量。据此由线性损伤模型和HRR奇异性结合,导出与直晶和弯晶试验结果吻合良好的蠕变裂纹扩展速率表达式: da/dt=Be~(k/n 1)D(x_0)J~(*kn/n 1) 从晶界孔洞形成角度讨论了弯曲晶界蠕变损伤的微观机制。     

镍基变形高温合金中弯曲晶界形成的机制

本文重点研究镍基变形高温合金中弯曲晶界形成的动力学过程.指出当晶界上存在两相(γ和M_6C或M_23C_6)时,形成弯晶的为主相随合金本质及热处理参数(温度、冷速等)而变化.提出一个两相式弯晶形成模型和一个一段晶界迁移模型.     

Fe-15Cr-25Ni合金晶界特征与蠕变行为

在两种不同晶界状态下研究了Fe-15Cr-25Ni合金蠕变行为。单相合金表现出典型的回复蠕变行为,而在晶界上密集析出碳化物时蠕变速度大大降低,蠕变规律也和单相合金明显不同。沿晶界析出密集排列的碳化物时,晶界附近位错密度高,亚晶细小。对两种晶界状态下的蠕变机制进行了讨论。     

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。     

高合金化镍基变形高温合金中弯曲晶界的初步研究

本文重点研究高γ′相含量镍基高温合金中弯曲晶界的形成及对性能的影响。结果表明,固溶处理后控制冷却过程中晶界γ′相的析出是形成弯曲晶界最关键的因素。文中讨论了弯曲晶界的形成过程,也研究了影响晶界弯曲的一些因素。     

新型Co-Ni基高温合金的热变形行为及微观组织演变

利用Gleeble-3800热模拟试验机对新型Co-Ni基高温合金进行热压缩试验,研究其在变形温度为950～1100℃、应变速率为0.01～10 s^-1、真应变为0.693时的热变形行为和微观组织演变。结果表明,合金流动应力随变形温度的升高或应变速率的降低而减小。合金平均晶粒尺寸随变形温度的升高而增加,降低变形温度和提高应变速率可细化动态再结晶晶粒。基于EBSD和TEM分析表明,合金热变形过程中非连续动态再结晶(DDRX)作为主要动态再结晶(DRX)机制,孪晶形核作为辅助形核机制。     

Ta含量对镍基粉末高温合金高温蠕变变形行为和性能的影响

采用FESEM、TEM等实验技术,系统研究了750℃、600 MPa条件下,不同Ta含量的镍基粉末高温合金的蠕变性能和蠕变过程中显微组织和变形行为特征以及合金层错能对蠕变行为的影响.结果表明,随着Ta含量的增加,合金层错能呈非线性关系降低.蠕变变形各阶段的变形行为和位错组态的变化与层错能密切相关.低Ta含量合金层错能相对较高,基体位错a/2<110>滑移被阻止在γ/γ'内界面处,不易发生位错分解,可直接进入γ'相中形成反相畴界(APB)或通过Orowan环弓弯模式绕过γ'相;当合金中Ta含量中等时,合金层错能降低,促进在γ/γ'内界面处基体位错发生分解,产生a/6<112>Shockley不全位错开始剪切γ'相,形成超点阵层错(超点阵内禀层错(SISF)或超点阵外禀层错(SESF))和扩展层错(ESF)进而转化形成形变孪晶,呈现层错和形变孪晶共同强化效应,提高蠕变性能;而高Ta含量合金层错能很低,有利于位错在不同{111}滑移面上同时形成尺寸较宽的扩展层错,并出现相互交结的交叉层错抑制形变孪晶的形成,加快蠕变形变裂纹发展.因此,合金中加入适量Ta能有效降低层错能,提高形成不全位错剪切γ'相能力和形成显微孪晶能力,增加蠕变抗力,有效改善合金蠕变性能.     

预压缩处理对镍基单晶高温合金蠕变变形机制的影响

对[001]取向镍基单晶合金进行预压缩处理,获得P-型筏状结构后进行拉伸蠕变实验,测定P-型γ'合金(预压缩态)与立方γ'合金(热处理态)的相对蠕变性能.结果表明:在800 ℃,600 MPa条件下,P-型γ'合金的初期蠕变应变及稳态蠕变速率相对较高,而持久寿命相对较短.TEM观察显示,P-型γ'合金在蠕变初始阶段除了基体中的{111}<110>多滑移启动外,位错还以层错和超位错的形式切入γ'相.在980-1020℃温度区间及恒定载荷200 MPa条件下,P-型γ'合金的稳态蠕变速率相对较低,持久寿命相对较高.在稳态蠕变初期,合金中的γ'相有效地抑制了位错沿垂直γ/γ'界面的攀移运动;而在稳态蠕变中期,γ'相被稠密的位错网包围,位错难以切入,合金的蠕变抗力提高.     

不同晶界形态高温合金在含硫环境中的蠕变和断裂特性

本文应用扫描电镜、剖面分析及EDAX能谱分析,研究了具有平直晶界和曲折晶界两种不同组织的GH302合金,及Rene 80合金在空气、含硫环境中的高温蠕变及断裂行为。试验结果表明,具有曲折晶界的GH302合金试样,虽然在空气环境中蠕变和持久性能明显地高于通常平直晶界试样,但在10%SO_2-空气环境中,二者的性能皆剧烈下降;定向凝固Rene80合金不仅在空气环境中性能显著优于普通铸造的合金,在含硫环境中仍保持原先水平。在含硫环境中蠕变与腐蚀的交互作用下,蠕变裂纹的扩展是以硫化-氧化腐蚀在应力促进下沿晶侵入并形成低熔点共晶,导致早期破坏。     

一种镍钴基变形高温合金蠕变变形机制的研究

研究了一种新型镍钴基变形高温合金在650—815℃和不同加载载荷条件下蠕变后的变形组织.结果表明,经过固溶热处理后合金中存在2种尺寸的γ′相.当蠕变温度高于725℃时,大γ′相开始粗化.蠕变温度为650℃时,合金主要通过位错滑移切割γ′相形成层错的方式变形;蠕变温度在725—760℃之间时,蠕变变形组织主要为层错和微孪晶.随着加载载荷和蠕变温度的升高,层错和微孪晶不再独立存在于γ′相中,而是贯穿γ′相和基体;当蠕变温度升高至815℃时,合金主要通过位错绕过γ′相的方式变形.     

镍基单晶合金高温蠕变变形与损伤行为

通过蠕变性能测试和组织观察,研究了镍基单晶合金在高温蠕变期间的变形和损伤行为.结果 表明,该合金在1040℃/137 MPa条件下的蠕变寿命为556 h,表现出优异的蠕变抗力.合金在稳态期间的蠕变特性是位错在γ基体中滑移和攀移越过筏状γ'相.在蠕变后期,合金的变形特征是位错剪切进入筏状γ'相,剪切γ'相的位错可以交滑移...     

基于神经网络的镍基高温合金蠕变断裂寿命研究

利用人工神经网络，使用BP算法对镍基高温合金蠕变断裂寿命进行研究。建立不同成分镍基变形合金在不同温度下，外应力与蠕变断裂寿命之间关系模型，并进行网络训练，对合金的蠕变断裂寿命进行模拟。结果表明，模拟结果与实测结果符合良好，采用人工神经网络方法可以为镍基变形合金蠕变断裂寿命的预测提供一种有效的手段。     

铸态高Nb-TiAl合金高温蠕变变形及断裂机制

通过XRD、OM、SEM和TEM分析铸态合金组织,并进行800～850℃、250～325 MPa范围内的高温蠕变性能测试,以探究铸态Ti-46Al-6Nb-2.5V-0.2B₄C合金的显微组织及高温蠕变变形与断裂行为。结果表明：该铸态合金为全层片组织,多种形态的TiB于片层团内部及晶界处弥散析出,而C原子则固溶于基体中。根据蠕变性能数据计算,Ti-46Al-6Nb-2.5V-0.2B₄C合金在测试范围内的应力指数n和蠕变激活能Q_C分别为5.71和313.316 kJ/mol。该合金的蠕变变形主要由位错攀移与孪生变形控制,并且蠕变诱导产生动态回复与动态再结晶,发挥软化作用。同时,蠕变过程中Ti₂AlC会在TiB与基体的界面处动态析出,并与TiB保持[1■]_TiB//[1■10]_Ti2AlC和(110)_TiB//(10■0)_{Ti2Al C}位向关系。此外,该合金的蠕变断裂机制主要为孔洞的萌生和聚合以及裂纹的扩展。     

单晶镍基高温合金超高温蠕变期间的变形机制

通过蠕变性能测试及组织形貌观察,研究了6％Re-5％Ru(质量分数)单晶镍基高温合金的超高温蠕变行为和变形机制.结果 表明,该合金在1160℃/120 MPa条件下的蠕变寿命为206 h.稳态蠕变期间,位错在基体中滑移和攀移越过筏状γ'相是合金的变形特征,基体中溶解的高浓度难熔元素可增加位错运动阻力.蠕变后期,切入筏状...     

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     

时效热处理对冷变形Co-Ni合金强度的影响

以自制Co-Ni合金(31%Co-42%Ni-18Cr-9%Mo)为研究对象,在83.7%总变形量冷轧后进行了400~700℃、1~10 h的时效热处理。对不同状态的试样进行强度、硬度和伸长率检测,并通过XRD、SEM和TEM对实验合金的拉伸断口和微观组织进行分析。结果表明:该Co-Ni合金在500℃等温时效4 h后抗拉强度最高,达2220.19 MPa,比冷轧状态提高21.63%,同时其显微维氏硬度也达到极值650 HV,比冷轧状态提高28.6%。显微组织分析发现,新生的纳米级片层状孪晶起到主要的强化作用;在冷轧过程中应变诱导产生的Co(Cr,Mo)颗粒在时效过程中重新溶入基体,对合金的强度无明显作用;当时效温度高于600℃时,合金强度大大降低,塑性明显提高。     

DD3单晶高温合金的高温蠕变断裂行为

通过对DD3单晶高温合金试棒进行1030℃／196MPa、1040℃／177MPa和1050℃／140MPa蠕变实验,并对试样断口形貌及其组织进行观察和分析,研究了第一代单晶高温合金DD3的高温蠕变断裂行为。蠕变试验结果表明：在1030～1050℃条件下,DD3合金具有优良的蠕变性能;蠕变开始不到10h,合金即进入稳态蠕变阶段。断口形貌及组织分析表明：高温条件下的DD3单晶高温合金蠕变断裂裂纹萌生于微孔,断裂模式为微孔聚集型断裂。     

晶界碳化物在Fe—15Cr—25Ni合金蠕变断裂中的作用

本文报道了晶界碳化物对Fe—15Cr—25Ni合金蠕变断裂性质的影响。结果表明,晶界碳化物大大提高了合金断裂寿命与延性、这是由于晶界碳化物的析出阻碍了晶界滑移与扩散,从而降低了裂纹或空洞形核与生长速率。     

Nb对Ni-Cr-Ti型变形高温合金稳态蠕变行为的影响

Nb在合金中以大约5∶3∶1的比例分布在γ,γ′和碳化物相中,随着合金中Nb含量增加,应力指数m减小,Q_(app)增加,并满足关系式 Q_(app)=Be~(kx/lge) Nb降低合金晶粒度和γ基体堆垛层错能,稳态蠕变速率服从 _s∝L~b γ_SFE)~α Nb增加γ′相体积分数,颗粒半径和长程有序度。若引进有效应力(σ-σ_b)来描述稳态蠕变速率的应力关系,蠕变表达式为 _s=A_1L~bγ_(SFE)~α(σ-σ_b)~n0exp[-(Q_(app)/RT)]薄膜透射电镜观察表明:在(111)滑移面上α/2[10]全位错切割γ′相时被分解为α/6[11]和α/6[2]偏位错。测得超点阵位错对间距约为100—165,与所测得的γ′相颗粒尺寸相近。     

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。