细晶W-Cu合金的高温拉伸力学行为与组织演变

研究了平均晶粒度在0.5μm以下细晶W-40Cu和W-50Cu合金在200~800℃范围内的高温拉伸力学行为,并结合SEM断口形貌分析了材料在高温状态下的断裂形式及其组织变化规律。结果表明:W-Cu合金拉伸强度随温度升高而迅速降低,其延伸率在室温至400℃温度区间时变化不大;当温度大于400℃时,合金延伸率迅速上升。拉伸断口特征表明:在室温条件下,细晶W-Cu合金的断裂主要包括W晶粒的沿晶断裂与Cu相的延性撕裂;温度在400℃时,Cu相开始软化,但合金材料受铜的"中温脆性"影响而使得材料的断裂延伸率变化不大;当温度达到800℃时,材料的断裂方式主要受Cu相的影响而表现出很好的延性断裂。     

抗热腐蚀高温合金的蠕变组织及其转变

研究了一种新型铸造高温合金K44在高温拉伸蠕变实验中的组织转变.通过光学及电子显微镜观察了合金的铸态组织及高温蠕变过程中不同阶段的组织特征;重点探讨了合金中γ'相的沉淀筏形化、定向粗化及位错与其交互作用.结果表明,多晶高温合金中γ'相的筏形化方向与内应力有关;位错与γ'相的相互作用使加速蠕变阶段较长.蠕变过程中,碳化物形状由骨架状分散为条片状,共晶胞界处γ'相沉淀析出球状γ相;沿着拉伸应力轴方向,从试样根部到断口,滑移系开动数量增多,γ'相的变形越来越大.     

单晶镍基高温合金的高温蠕变及相关参数

通过测定一种单晶镍基高温合金的高温拉伸蠕变曲线和位错运动的内摩擦应力σ0,建立了综合蠕变方程,计算出不同蠕变阶段的激活能和相关参数.结果表明在蠕变期间,内摩擦应力σ0随外加应力σ的增加而略有提高,但随温度升高而明显下降.在实验温度和应力范围内,在不同蠕变阶段,具有不同的激活能Q,时间指数m和结构常数Bi.因此,合金在不同蠕变阶段具有不同的蠕变机制.蠕变初期,形变机制是位错在基体通道中运动;而大量位错切入筏状γ'相中是蠕变第3阶段的主要特征,在γ'/γ两相界面产生空洞及空洞的聚集和微裂纹扩展是蠕变断裂的直接原因.     

M963合金高温蠕变过程中显微组织的演化及断裂机理

研究了M963合金在975℃×225MPa条件下蠕变过程中的组织演化及断裂机理.结果表明M963合金的蠕变曲线呈现出明显的3个阶段且稳态蠕变速率较低;蠕变过程中,γ'相粒子逐渐筏形化,由初始阶段分布在γ基体中的立方状孤立相转变为蠕变后期包围γ相的连续相;在枝晶干上有颗粒状M6C碳化物析出;蠕变变形机制从初始阶段的Orowan绕过γ'相粒子变为蠕变后期的位错切过γ'相粒子.     

TA15钛合金高温氧化行为

研究TA15钛合金在750~950℃,空气中氧化1~150 h的氧化动力学规律,采用SEM、XRD及EPMA测试技术分析该合金氧化层的显微组织形貌、相组成和复合结构,并对氧化膜的生成机理进行探讨。结果表明:合金在750、850和950℃温度下的氧化行为均符合抛物线规律,但在950℃以上随氧化温度的升高和保温时间的延长,氧化质量增加值持续升高,并远大于750℃和850℃时的氧化质量增加。750℃和850℃下氧化150 h后,合金氧化层结构为TiO2/Al2O3/TiO2/基体;950℃下氧化150 h后合金的氧化层结构为TiO2/Al2O3/TiO2/Al2O3/TiO2/Ti3Al/基体。     

GH3535高温合金的蠕变断裂机理和寿命预测

钍基熔盐堆中构件与高温熔融的氟化盐、核燃料及其裂变产物直接接触,这导致材料要同时处于高温、受力、强中子辐照和强熔盐腐蚀等交互作用的多重极端环境中。GH3535合金作为熔盐堆构件的候选材料之一,其力学性能的研究对熔盐堆的设计和安全性评估具有重要意义。以GH3535高温合金为研究对象,开展了650、700、750、800℃不同应力条件下的蠕变试验,采用SEM、EDS、EPMA等表征方法分析了合金微观组织与蠕变断裂机理。结果表明,GH3535合金在650℃时,其断裂方式为沿晶断裂,随着温度的升高,该合金的断裂方式由沿晶断裂转变为韧性断裂。GH3535合金一次析出相富含Mo、Si和C元素,其既存在于晶界又存在于晶内,蠕变过程中有二次析出相在晶界处析出。蠕变裂纹起源于晶界交汇处,裂纹处存在C元素富集。利用蠕变试验数据,建立了GH3535合金的Norton蠕变模型,获得了同一温度下的蠕变速率与应力关系式,得到了GH3535合金的蠕变极限。在此基础上,建立了基于时间温度参数法的Larson-Miller(LM)模型和基于蠕变曲线的修正θ参数模型。相比于LM模型,修正θ参数法可以充分利用蠕变曲线信息,...     

GH4141合金高温拉伸性能及其损伤行为研究

研究了室温、300℃和500℃环境下GH4141合金的拉伸性能,结果表明,合金高温下的抗拉强度明显低于室温,300℃和500℃拉伸结果表现出锯齿状的应力-应变曲线,并且两种高温环境下的抗拉强度相当。不同温度下断口附近的微观组织表征结果显示裂纹主要在晶界位置产生,无论晶界是否含有粗大MC型碳化物。M₆C和M₂₃C₆构成的链状碳化物使得晶界具有良好塑性,在断口表面形成大量的韧窝形貌。晶粒内部裂纹的产生与滑移带的形成密切相关,延缓滑移带的产生则归因于间隙元素、替代元素以及γ′强化析出相对位错的钉扎效应。注意到500℃环境下拉伸过程发生了再结晶现象,在粗大晶粒附近形成细小晶粒,并且伴随着少量碳化物,同时沿晶断裂现象明显减弱。然而,室温和300℃环境下的断口特征表现为穿晶和沿晶混合断裂模式,并未发生再结晶现象。     

热等静压铁钴镍基高温合金的显微组织和力学性能

以气雾化（gas atomization,GA）粉末为原料,采用热等静压（hot isostatic pressing,HIP）致密化烧结工艺制备Fe18Ni23Co25Cr21Mo8WNbC2铁钴镍基高温合金,研究热等静压温度对致密化Fe18Ni23Co25Cr21Mo8WNbC2粉末高温合金金相组织、力学性能和断口形貌的影响。结果表明:热等静压技术制备的高温合金致密化程度很高,烧结体由（Fe,Ni）固溶体相和弥散分布的M6C碳化物强化相组成;热等静压温度为950~1050 ℃时,烧结体的密度、力学性能随着热等静压烧结温度的提高而提高;当热等静压温度达到1100 ℃时,致密化烧结体晶粒组织明显长大,其力学拉伸性能降低;致密化烧结体的室温拉伸断口以穿晶断裂为主,局部区域晶粒被拉伸开裂,650 ℃高温断口为穿晶断裂和沿晶断裂的混合形貌,基体相存在沿应力方向被拉长的韧窝。     

高温氧化对钛合金超塑性能的影响

研究了Ti-6Al-4V合金在800℃、850℃和900℃高温条件下进行拉伸试验时空气氧化对超塑性能的影响。通过光学显微镜、扫描电镜和X射线衍射分析了该钛合金氧化层的微观形貌和成分组成，并研究其在高温拉伸下的氧化机理。结果表明，高温氧化导致该合金在高温拉伸过程中表面产生氧化层，而在拉伸应力作用下氧化层断裂并向基体扩展，从而严重降低了Ti-6Al-4V合金的超塑性，但不会影响其抗拉强度及屈服强度。     

IN792LC单晶高温合金长期热暴露下的蠕变性能退化

研究了800℃条件下最长时间达到3 000 h的长期热暴露对IN792LC单晶高温合金显微组织演变及蠕变行为的影响。结果表明：长时间热暴露后,γ′相球化生长均匀分散在γ基体内,γ′相的粗化行为符合Lifshitz-Slyozov-Wagner(LSW)模型。热暴露后一些不连续碳化物在γ/γ′共晶组织周围析出,但无拓扑密排相(TCP)生成。对长期热暴露后的合金进行了760℃/662 MPa下蠕变断裂寿命测试,随着热暴露时间延长,由于组织退化,合金蠕变寿命降低,而断裂伸长率不断提高。当热暴露达到3 000 h时,合金蠕变断裂寿命降低81.1%。合金蠕变寿命的减少主要由γ′相粗化、碳化物的退化以及柯肯达尔孔洞增大导致。分析发现在热暴露后共晶相周围MC碳化物分解形成的M₂₃C₆碳化物,空位在碳化物处塌陷聚集成微孔,加速了裂纹的萌生与拓展。此外,由于热暴露后合金蠕变过程中的位错网络被破坏,位错切入γ′相运动,从而进一步降低蠕变断裂寿命。研究结果为IN792LC单晶高温合金近服役温度条件下使用寿命预测提供了参考。