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.     

电脉冲处理对预变形Fe13Mn6Si13Cr4Ni0.1C合金形状记忆效应及显微组织的影响（英文）

研究了电脉冲处理对预变形Fe13Mn6Si13Cr4Ni0.1C合金形状记忆效应及其显微组织的影响。结果表明:电脉冲处理能加速Cr和C原子的迁移及Cr_(23)C_6碳化物的析出,降低时效温度,缩短时效时间,并能诱发Cr_(23)C_6碳化物的形核。因此,与10%拉伸预变形后再经973,1073 K时效的合金相比,10%拉伸预变形后经300 V,1100μF,1 Hz电脉冲处理的Fe13Mn6Si13Cr4Ni0.1C合金,其形状回复率能在300 s时间内从固溶态合金的32%提高到87.2%。     

Cr_3C_2对汽车模具埋弧堆焊修复层组织与性能的影响

采用药芯焊丝明弧自保护方法在模具钢表面制备了耐磨性优良的堆焊合金层。采用光学显微镜、宏观硬度计以及湿砂橡胶轮式磨损试验机等研究分析了Cr_3C_2含量对堆焊层组织与性能的影响。结果表明:Cr_3C_2含量对堆焊层组织影响明显,随着Cr_3C_2含量的增加,减小了合金元素烧损以及基体稀释等,促进了碳化物M_(23)C_6形核与长大。此外,随着Cr_3C_2含量的增加,堆焊层硬度呈递增的变化规律,而堆焊层的相对耐磨性则整体呈先增加后减小的变化规律。当Cr_3C_2含量为8%时,碳化物M_(23)C_6均匀分布于涂层中,耐磨性达到最佳。     

新型高温气阀合金LF8组织与性能

通过热力学模拟软件Thermo-calc优化合金成分,结合实验研究,开发了一种在750℃环境中工作的新型镍基气阀合金LF8。计算结果表明:随Cr含量增加,γ'相稍有增加,碳化物由M_7C_3转变为M_(23)C_6;Ti含量超过4.5%时合金中有大量η相生成。实验研究结果表明:合金热处理后的主要析出相为γ'、Cr_(23)C_6和TiC,γ'相呈近球形,细小弥散分布在晶内,尺寸为20 nm;Cr_(23)C_6大部分在晶界处不连续分布,呈椭圆或者点状,尺寸为400~800 nm;TiC在晶内或者晶界附近呈块状分布,以初生TiC为主。通过优化合金成分开发的LF8气阀合金室温和高温强度以及硬度均高于Nimonic 80A,有希望成为750℃气阀合金的备选材料。     

新型高性能镍基粉末高温合金拉伸变形行为和机制研究

采用SEM和TEM研究了室温(23℃)和中温(650、750、815℃)下第3代镍基粉末高温合金(FGH98)拉伸变形显微组织、行为和机制。结果表明:含有多模尺寸分布γ′相的合金具有优良的拉伸性能,室温拉伸主要变形机制为位错剪切γ′相形成层错,并在γ′相周围形成位错环,阻碍后续位错运动。中温拉伸变形机制为位错剪切γ′相形成层错和形变孪晶,随着变形温度的升高,形变孪晶增多。给出了a/3112不全位错剪切γ′相形成层错和形变孪晶共存的模型,随着应变量的增加,在连续相邻的{111}滑移面上层错堆积变多,促进连续孪晶的形成,协调了γ和γ′相两相之间的变形,有助于释放两相之间的变形应力和提高合金强韧性。     

γ-TiAl中<110>倾斜晶界断裂行为的分子动力学模拟(英文)

采用分子动力学(MD)方法研究γ-Ti Al合金中<110>对称倾斜界面的断裂行为,模拟在不同温度与应变速率下垂直界面方向的拉伸变形。结果表明:晶粒的相对取向及晶界特定的原子结构是影响位错形核临界应力的两个主要因素。取向差角度大于90°的Σ3(111)109.5°、Σ9(221)141.1°和Σ27(552)148.4°界面,位错在晶界处形核和扩展;取向差角度小于90°的Σ27(115)31.6°和Σ11(113)50.5°界面,无位错在晶界处形核,当应力达到峰值后界面直接断裂。γ-Ti Al双晶的断裂机制为微裂纹在界面处的形核及沿界面扩展;不同取向差界面的区别在于裂纹前端有无塑性区增韧。     

LTES700R改进型合金700℃时效组织与性能北大核心CSCD

在LTES700R基础上发展了一种新型镍基耐热合金,并研究了该改进合金700℃时效后的组织与力学性能。结果表明:合金热处理后主要析出相为γ'、TiC、M_(23)C_6;在5000 h时效过程中合金组织结构稳定,Cr_(23)C_6在晶界处不连续分布,γ'粗化不明显;合金硬度随时效时间的延长先增加后缓慢降低。改进合金的室温和高温拉伸强度略低于LTES700R合金,长期时效的冲击韧性大于Nimonic263,晶界处不连续分布的碳化物增加合金晶界结合力,提高改进合金冲击韧性。     

LTES700R改进型合金700℃时效组织与性能

在LTES700R基础上发展了一种新型镍基耐热合金,并研究了该改进合金700℃时效后的组织与力学性能。结果表明:合金热处理后主要析出相为γ'、TiC、M_(23)C_6;在5000 h时效过程中合金组织结构稳定,Cr_(23)C_6在晶界处不连续分布,γ'粗化不明显;合金硬度随时效时间的延长先增加后缓慢降低。改进合金的室温和高温拉伸强度略低于LTES700R合金,长期时效的冲击韧性大于Nimonic263,晶界处不连续分布的碳化物增加合金晶界结合力,提高改进合金冲击韧性。     

Ti-47Al-2Mn-2Nb(at%)+0.8TiB_2(vol%)合金中的γ相层错分析

利用透射电镜研究了蠕变变形(650~750℃,250~350 MPa)Ti-47 Al-2Nb-2Mn(at%)+0.8TiB_2(vol%)合金的微观组织及变形机制。结果表明,该合金的微观组织由等轴状γ相和(γ+α_2)区域组成;在层片状γ中,观察到1/2110]普通位错外,还发现了层错。与化学计量比TiAl化合物中的结果不同,该富Ti的TiAl合金中所观察到的{111}层错是由1/6[112]和1/6[121]位错在{111}面的运动产生的。基于对该合金中层错形成机制的认识,本文探讨了合金元素Mn和Nb等对TiAl基合金变形机制的影响。     

γ/α 2 相界面对TiAl合金超音速微粒轰击影响的分子动力学模拟

为探究γ/α₂相界面对TiAl合金在轰击过程中的变形机制和轰击后力学性能的影响,通过分子动力学来模拟超音速微粒轰击双相TiAl合金的过程。结果表明：γ/α₂不同厚度比模型的冲击变形机制不同,变形主要集中在γ相和界面处。随着γ相厚度的减小,与相界面接触的位错首先被界面处的失配位错网络吸收,然后在相界面处成核,最终穿过相界面进入α₂相。冲击过程中产生的位错以Shockley位错为主,试样中形成了不完全层错四面体。冲击之后分别使用单轴拉伸模拟和纳米压痕模拟,测定了试样的强度和表面硬度。拉伸过程中相变、孪晶和层错是不同厚度比试样的主要变形机制。与其他试样相比,厚度比为1:3的双相TiAl合金在冲击后具有最高的屈服强度、硬度和弹性模量。     

Calculation of the internal stresses at the γ/γ’ interface of DD8 single crystal nickel base superalloy after thermo-mechanical fatigue

计算了DD8单晶镍基高温合金在同相(IP)和反相(OP)热机械疲劳(TMF)后γ／γ′相界面上产生的位错网的内应力．结果表明：IPTMF条件下，γ／γ′相界面上产生的位错网可以释放掉大部分错配应力，同时因位错网的存在导致了γ′沉淀相发生了明显的筏化现象．OP条件下产生的层错未造成基体内应力分布的不同，因此未发生γ′沉淀相的筏化。     

Ni对Co基合金喷焊层组织与性能的影响

借助光学显微镜、X射线衍射仪、显微硬度计和磨粒磨损试验机等设备,研究了Ni对Co基合金等离子喷焊层组织和性能的影响。结果表明:Co基合金喷焊层组织主要由γ-Co、CoC_x、C_4Ni_(15)W和Cr_(23)C_6相组成,组织粗大;Ni的添加并未改变喷焊层物相种类,但C_4Ni_(15)W和Cr_(23)C_6等硬质相增多,晶粒明显细化,同时喷焊层硬度和耐磨性得到提高。     

DD8单晶镍基高温合金热机械疲劳后的微观结构

透射电镜(TEM)观察表明、DD8单晶镍基高温合金经过热机械疲劳(TMF)后，在同位相(IP)和反位相(OP)加载的条件下，合金内部的位错组态和γ′沉淀相的形貌有很大的区别．在IP加载条件下，垂直应力轴的γ／γ′相界面上存在着密集的六角形位错网、平行应力轴的相界面上存在的是四边形的位错网，而且在小机械应变幅下，γ′相出现明显的筏化现象、并且随着应变幅的增加，γ′沉淀相的筏化现象也越来越不明显．在OP加载条件下，在γ／γ′相界面上则没有位错网被观察到，γ′被层错剪切，并且没有明显的筏化出现．     

固溶温度对FGH95合金组织和持久性能的影响

通过对不同工艺处理FGH95合金进行组织形貌观察及持久性能测试,研究了固溶温度对合金组织与持久性能的影响.结果表明:经热等静压后,合金的组织结构由不同尺寸的γ'相和γ基体所组成;经1140℃较低温度固溶及时效处理后,在颗粒边界区域仍存在较多粗大γ'相和γ'相贫化区,随固溶温度提高,粗大γ'相及γ'相贫化区数量减少.当固溶温度提高到1160℃,合金中粗大γ'相完全溶解,γ'相贫化区消失,且高体积分数细小γ'相在晶内弥散分布,并有粒状MC型碳化合物在晶内及沿晶界不连续析出,可改善晶界的结合强度,使合金在650℃、1034 MPa条件下具有较高的持久强度.在蠕变期间合金的变形机制是位错以Orowan机制饶过γ'相和位错切割γ'相,其中,<110>位错切人γ或γ'相时,可分解形成(1/6)<112>肖克莱不全位错或(1/3)<112>超肖克莱不全位错+层错的位错组态.     

β(γ)→ε马氏体相变热力学

求出Co,Co-14Ni和Co-3.5Cu合金在M_s时的层错能,以它们的相变驱动力讨论ε马氏体的形核机制.在极轴机制中相变能垒应包括母相的层错能以及不全位错之间的弹性交互作用能;相变驱动力使位错以0.4V_c(V_c为声速)的速度移动,由位错动能克服能垒.这对层错能较高的Co尚能符合,但对层错能较小的Co-14Ni和Co-3.4Cu合金,它们的相变驱动力很小,极轴机制就不能适用,只可能以层错自发形核.     

THERMODYNAMICS OF THE MARTENSITIC TRANSFORMATION β(γ)→ε

求出Co,Co-14Ni和Co-3.5Cu合金在M_s时的层错能,以它们的相变驱动力讨论ε马氏体的形核机制.在极轴机制中相变能垒应包括母相的层错能以及不全位错之间的弹性交互作用能;相变驱动力使位错以0.4V_c(V_c为声速)的速度移动,由位错动能克服能垒.这对层错能较高的Co尚能符合,但对层错能较小的Co-14Ni和Co-3.4Cu合金,它们的相变驱动力很小,极轴机制就不能适用,只可能以层错自发形核.     

Ti-Al合金γ/α2界面结构及拉伸变形行为的分子动力学模拟

采用分子动力学方法,通过考察共格和半共格界面,发现体系总能量随两相厚度比变化,得到2种界面相互转变的临界片层厚度;对不同片层厚度的Ti-Al合金进行垂直界面的拉伸加载,发现共格界面的屈服强度高于半共格界面,断裂行为随γ和α_2相的厚度比变化。塑性变形首先发生在γ相一侧,形成Shockley偏位错,进而通过剪切传递方式穿过γ/α_2界面,激活a2相的锥面层错;γ/α_2界面为后续的位错和孪生提供形核点。     

DD8单晶镍基高温合金热机械疲劳后γ/γ''''界面位错网产生内应力的计算

计算了DD8单晶镍基高温合金在同相(IP)和反相(OP)热机械疲劳(TMF)后γ／γ'相界面上产生的位错网的内 应力.结果表明:IP TMF条件下, γ／γ'相界面上产生的位错网可以释放掉大部分错配应力,同时因位错网的存在导致了γ' 沉淀相发生了明显的筏化现象. OP条件下产生的层错未造成基体内应力分布的不同,因此未发生γ'沉淀相的筏化.     

TiAl 合金中的γ→α析出转变行为

研究了Ti-48Al和Ti-48Al—0．8B合金中的γ→α析出转变，分析了α析出相的生长形态、晶体学特征、生长动力学及α／γ相界面结构。结果显示α相从γ相中析出有两种方式：一种是从γ晶粒内沿{111}，晶面以片状形貌析出，且α相与γ基体保持共格位向关系；另一种则是在γ晶界上通过不连续析出转变，以不规则的块状形貌析出，并向着晶界一侧与之无位向关系的γ晶粒内生长。添加0．8％(摩尔分数)B能显著降低γ晶粒内片状α析出相的形核率，并抑制α相生长。HREM分析表明：片状α相是在γ相的堆垛层错上形核，并通过“台阶-凸起-扭折”机制生长；α／γ相界面上复杂层错的存在及台阶形核率低是片状α相沿厚度方向生长缓慢的主要原因。     

单晶高温合金真空钎涂MCrAlY-Cr_3C_2涂层的研究北大核心

为了提高单晶高温合金的高温耐磨抗氧化涂层,采用真空钎涂工艺制备了MCrAlY-Cr_3C_2复合涂层,并采用OM,SEM,XRD,EDS,EPMA和显微硬度试验等手段对涂层的组织、成分和硬度进行分析。结果表明,涂层主要由γ+γ',Cr_7C_3,Cr_(23)C_6,Ni_3Si和Cr_3Si组成,由于界面互扩散,界面上生成了含Mo,W的硅化物,且单晶基体的二次反应区中析出了各种形态的富Ta,Ti的碳化物。涂层中由于添加了碳化物强化相,显微硬度比单晶基体提高了近3倍,但分布不均匀;涂层与基体界面处由于固溶强化效果减弱,析出的硬脆相对硬度影响不大,因此硬度提升不够明显。