铌对镍基合金蠕变性能的影响

研究了Nb对Ni基合金高温蠕变性能的影响，认为Nb主要是通过增强第二组γ’相沉淀强化，γ相固溶强化，晶界M23C6呈链状分布，而使Ni基合金抗蠕变性能提高。     

盐对GH37镍基合金蠕变性能的影响

研究了纯 Na_2SO_4,10%NaCl+90%Na_2SO_4和20%NaCl+80%Na_2SO_4三种盐沉积对 GH37镍基合金在750—850℃范围内蠕变性能的影响.结果表明前两种盐对蠕变性能无明显影响,而20%NaCl+80%Na_2SO_4混合盐当沉积量达到3mg/cm~2时严重地缩短蠕变断裂时间,并降低蠕变断裂延伸率.沉积在合金表面的20%NaCl+80%Na_2SO_4混合盐破坏了氧化膜 Cr_2O_3的保护作用,在合金表层同时发生均匀腐蚀和沿晶腐蚀,在基体一侧产生贫 Cr 带,同时氧和硫沿晶界侵入,外力作用下发生沿晶开裂.表层沿晶裂纹和体内蠕变产生的沿晶裂纹相互联结大大地缩短了蠕变第二阶段的时间,导致过早断裂.     

热处理对TiAl-Nb基合金组织与蠕变性能的影响

通过对铸态、固溶、固溶+实效处理后的TiAl-Nb合金进行蠕变性能测试及组织形貌观察,研究了不同工艺对合金组织与蠕变性能的影响。结果表明,铸态TiAl-Nb合金的组织由层片状γ/α2两相组成,具有锯齿状不规则形态的晶界位于不同取向的层片状团簇之间,其晶界区域为单一γ相非层片状组织。经1320℃/0.5 h(油冷)+1250℃/8 h(炉冷)后,合金获得了规则、平直且均匀分布的层片状γ/α2两相组织,并消除了近晶界区域的非层片状γ单相,可明显提高合金的蠕变抗力。在800℃/200 MPa蠕变条件下,铸态合金的蠕变寿命是147 h,经固溶+时效处理后,合金的蠕变寿命提高到297 h,在施加800~840℃温度和200~240 MPa应力范围内,测定出热处理态合金在稳态蠕变期间的表观蠕变激活能为432 kJ/mol。在高温蠕变期间,铸态合金的蠕变应变主要发生在近晶界区域的非层片状单一γ相内;蠕变期间,固溶+时效态合金中的裂纹在与应力轴成45!角、且平行于层片状结构的晶界处萌生,并沿晶界扩展,是合金在蠕变期间的主要断裂机制。     

Mg对镍基高温合金蠕变性能的影响

在高温镍基变形合金中,加入微量Mg元素,可使晶界中的连续条状碳化物变成不连续的块状,从而提高了蠕变应力指数n;并降低晶界扩散系数,提高其蠕变激活能;使晶界能和碳化物-基体的相界能降低,提高了界面结合力。这些因素抑制了晶界滑动,阻止了裂纹的产生和扩展,显著地改善了合金的蠕变性能和持久寿命。     

固溶温度对一种定向凝固镍基合金中温蠕变性能的影响

通过对一种定向凝固合金进行不同温度的固溶处理、蠕变性能测试及组织形貌观察,研究了固溶温度对枝晶臂/间区域的成分偏析及持久性能的影响。结果表明:经1230℃固溶及时效处理后,合金在枝晶干/间区域存在明显的成分偏析和组织不均匀性,粗大γ'相存在于枝晶间区域,细小γ'相存在于枝晶干区域,碳化物呈条状分布在枝晶间区域。合金经1260℃固溶及时效处理后,可明显降低合金中元素的偏析程度,并消除了合金在枝晶间区域存在中的粗大γ'相,使高体积分数细小立方γ'相均匀分布在枝晶间和枝晶干区域,并有细小粒状碳化物沿晶界析出,抑制晶界滑移,因此,可大幅度改善合金的中温蠕变性能。合金在中温蠕变期间的变形特征是位错在基体中滑移和剪切γ'相,并在γ'/γ两相界面形成位错网。蠕变后期,由于沿与应力轴呈45!角的晶界承受载荷的最大剪切应力,故裂纹易于在与应力轴呈45!角的倾斜晶界处萌生与扩展。     

V对镍基高温合金组织及蠕变性能的影响

通过组织形貌观察及蠕变性能测试,研究元素V对一种镍基高温合金组织及性能的影响。结果表明:含有较高Ta、Hf成分的镍基柱状晶高温合金,当加入0.58%V后,铸态合金中的碳化物由细长条状转变为颗粒状;热处理后不含V合金中的长条形碳化物溶解转变为线性分布的颗粒状碳化物,而含V合金中的碳化物发生溶解,尺寸减小,同时γ′相数量增加,促进了MC型碳化物的分解速度,在900℃长时效2 000 h后开始出现针状TCP相组织;元素V的加入降低了合金的蠕变性能。     

一种含Re单晶镍基合金的组织结构与蠕变性能

通过组织形貌观察及蠕变曲线测定,研究了一种含Re镍基单晶合金在高温的蠕变行为。结果表明,合金经完全热处理后的组织结构是立方γ′相以共格方式嵌镶在γ基体中。在试验的温度和应力范围内,与无Re合金相比较,含Re合金有较好的蠕变抗力及较长的蠕变寿命,并测算出合金在稳态期间的蠕变激活能与应力指数。通过分析位错攀移越过筏状γ′相及影响合金应变速率的因素,研究了合金在稳态蠕变期间的变形机制,其中,元素Re溶入γ基体后可有效阻碍位错运动,降低合金的应变速率,是使合金具有较低应变速率和较长蠕变寿命的主要原因。     

缺口对GH3536镍基高温合金蠕变性能的影响

针对GH3536镍基高温合金无应力集中和带典型应力集中圆棒试样在160,200,240 MPa应力条件下的高温(750℃)蠕变性能进行了试验和有限元分析,研究了缺口的存在对材料蠕变性能的影响。采用扫描电镜分析了试样断口的形貌,确定了材料的断裂机制。结果表明:缺口的存在对GH3536镍基高温合金试件的蠕变性能影响较大,其降低了试件的最大蠕变应变及在蠕变各个阶段的蠕变速率。缺口对试件的蠕变寿命存在硬化作用,缺口根部轴向应力的再分配和松弛可简单认为是导致缺口对该合金蠕变寿命起硬化作用的影响因素。断口形貌分析表明由于缺口的存在,2种试件的表面形貌虽有不同,但蠕变断裂机理都是由微孔洞不断增大与聚集引起的。     

固溶温度对镍基单晶合金蠕变性能的影响

根据差热曲线分析制定出合金的热处理工艺,结合蠕变性能测试及组织形貌观察,研究了固溶温度对一种高W镍基单晶合金蠕变性能的影响。结果表明：铸态合金中存在明显的枝晶成分偏析,其中元素Al、Ta、W富集于枝晶干,元素Mo、Cr、Co等富集于枝晶间。采用不同温度固溶处理,合金具有不同的蠕变寿命。当固溶温度提高到1 325℃时,可使合金成分的均匀化程度提高,难溶元素得到充分扩散,可降低合金中枝晶干/间的成分偏析,并显著提高合金的蠕变抗力。与1 310℃固溶处理相比,合金经1 325℃高温固溶处理后,在1 072℃、137 MPa条件下的蠕变寿命由35 h提高到48 h。     

镁对一种镍基高温合金蠕变性能的影响

镍基高温合金中添加适量Mg使γ′相得到强化,从而降低稳态蠕变速率。部分Mg富集于晶界,提高晶界断裂能,延缓裂纹的产生和发展,延长了蠕变第二、第三阶段的寿命。适量添加Mg使晶界和晶内变形协调良好,提高蠕变塑性,并且使蠕变断裂从楔形裂纹为主的机制转变为空洞裂纹为主的机制。     

某些镍基高温合金蠕变性能的研究

对镍基高温合金的持久性能、蠕变性能的研究虽多,但有关稳态蠕变速率的研究却比较少。研究稳态蠕变速率(?)_s对应力σ和温度T的依赖关系可以提供有关蠕变过程的基本参数,同时,借助于(?)_s和持久时间t_r之间的关系,它又可以反映合金的持久性能。为了研究γ′相对蠕变参数的影响,在本工作中我们一方面研究了两种不含γ′相的单相合金,另一方面也研究了四种含γ′相的高温合金,其主要成分见表1。     

热处理对一种镍基单晶高温合金高温蠕变性能的影响

对[001]取向的一种镍基单晶高温合金进行了1050℃,160MPa的拉伸蠕变试验.结合合金性能数据和变形形貌、位错组态的观察,分析了不同热处理制度对合金在高温低应力条件下蠕变性能的影响.结果表明,尺寸为0.4μm左右、规则排列的立方γ,具有较好的高温蠕变性能,而较小的γ,和较大的γ,均不利于合金在高温下的蠕变性能;二次时效处理对提高合金高温蠕变强度的作用不大;筏形组织的完善程度影响合金高温下的蠕变性能;二次y,相不利于提高合金高温蠕变性能.     

Ti3Al基合金的热处理显微组织与蠕变性能

对Ti_3Al基合金Ti_3Al-26M,Ti_3Al-11.5M和Ti_3Al-22M(wt%)(M=Nb,Mo,V)的热处理与显微组织和显微组织与蠕变性能之间的关系进行了探讨。结果表明:同一合金在不同热处理条件下的显微组织具有不同的特征和尺寸,而在同一热处理条件下的3种合金显微组织特征相同,只是晶粒的尺寸不同。高温蠕变性能测定表明,Ti_3Al-26M合金的蠕变性能优于Ti_3Al-11.5M和Ti_3Al-22M合金。Ti_3Al-26M合金经β固溶处理的魏氏组织的蠕变性能最好,经α_2+β固溶+时效和工厂处理的等轴组织蠕变性能次之。Ti_3Al-26M合金α_2+β固溶+时效状态的稳态蠕变速率与温度和应力的关系研究表明。随着温度和应力的增加稳态蠕变速率明显增加,并且随温度影响更为明显。     

热冲击对定向凝固Ni3Al基合金显微组织和蠕变性能的影响

利用红外加热环境模拟系统对定向凝固Ni3Al基合金进行1100 ℃的热冲击,利用光学显微镜和扫描电镜观察了合金的组织及裂纹形貌.热冲击实验结果表明,经受热冲击后合金的蠕变寿命下降,冲击次数越多则蠕变寿命降幅越大.显微组织观察表明,经过1100 ℃热冲击后,合金中的γ′,粒子发生粗化,且粗化具有一定的方向性;同时,合金中MC碳化物分解为M6C和γ′·γ′粒子粗化及其体积分数的减少是蠕变性能降低的主要原因.     

高温条件下Ru对镍基单晶合金元素浓度分布及蠕变性能的影响

对无Ru和2%Ru镍基单晶高温合金在高温条件下进行蠕变性能测试。采用三维原子探针技术分别对有/无Ru合金在蠕变前/后各元素于γ/γ′两相的浓度分布进行测定。结果表明:2%Ru合金表现出了更好的高温蠕变性能,在1100℃/137 MPa条件下,2%Ru合金的蠕变寿命是125 h,而无Ru合金的蠕变寿命仅为58 h。元素Ru可提高元素在γ、γ′两相溶解度,降低元素在γ/γ′两相浓度比,提高合金中γ′相的合金化程度。经1100℃、137 MPa高温蠕变后,无Ru合金中各元素于γ/γ′两相中的浓度分布发生明显改变,其中元素W的浓度比由1/2.875(摩尔分数比)变为1/8.81,同时,各元素于γ/γ′两相界面处的浓度梯度明显增大。这种浓度分布的变化导致g相中难溶元素的含量增大,并析出TCP相,TCP相可破坏γ′相连续筏型结构,大幅降低合金蠕变性能。2%Ru合金中各元素在γ/γ′两相中的浓度分布和相界面处的浓度梯度均无明显变化。这表明高温蠕变可对合金中各元素在γ/γ′两相中的浓度分布和相界面的浓度梯度产生影响,元素Ru可抑制这种影响的产生。     

高钨K416B铸造镍基合金高温蠕变期间碳化物演化行为

通过蠕变性能测试和组织形貌观察,研究了高钨K416B镍基合金高温蠕变期间析出相的演化行为.结果表明,铸态合金中g'相的尺寸不均匀,条状MC碳化物在枝晶间区域呈汉字型分布;在施加应力的高温蠕变期间,细小M6C碳化物可在形变基体中不连续析出,热力学分析认为:在应力诱导作用下,元素C偏聚在应力集中处,与W等碳化物形成元素结合,促使细小M6C相自基体中析出;同时,条状MC碳化物表面形成沟槽,并逐渐分解蜕变成粒状M6C相,其中,在条状MC相表面形成的附加应力是促使MC相不断溶解和发生球化的主要原因.     

焊接残余应力对焊接接头蠕变性能的影响

应用大型有限元分析软件ABAQUS及其RESTART功能,建立了焊接温度场模型、残余应力场模型和蠕变分析模型.使用焊接残余应力作用下蠕变的顺次耦合有限元计算方法,对Cr5Mo加热炉炉管焊接接头残余应力和蠕变进行了数值模拟.计算方法为掌握复杂的焊接残余应力对高温炉管焊接接头的蠕变影响奠定了基础.比较了考虑焊接残余应力和仅承受内压两种工况下的炉管接头蠕变情况.结果表明,虽然焊接残余应力在短时间内松弛,但焊接残余应力决定了炉管的蠕变变形,焊接残余应力是影响炉管蠕变的重要因素.     

织构对锆合金内压蠕变性能的影响

研究了两种组织形貌相似的锆合金M5TM和N36锆合金核燃料包壳管材的内压蠕变性能,利用X射线衍射仪分析了它们的织构,根据试验数据分析了试验应力水平对蠕变机理的影响,提出用合金在试验条件下的屈服应力作为规一化值建立蠕变速率-规一化应力关系曲线,该法更能够体现合金织构对内压蠕变行为的影响,尤其是蠕变幂函数规律失效的临界转变应力水平.     

热处理对热连轧GH4169合金蠕变性能的影响

通过对热连轧（HCR）GH4169合金进行不同工艺热处理、蠕变性能测试和组织形貌观察,研究了热处理工艺对HCR合金组织与蠕变性能的影响。结果表明：热连轧合金中晶粒细小,具有明显的孪晶特征;HCR合金经直接时效后,大量细小γ＂相在晶内弥散析出,可提高合金的蠕变抗力,在660℃、700 MPa条件下,使合金的蠕变寿命由60 h提高到126 h;经长期时效处理后,合金中的晶粒尺寸和γ＂相略有长大,同时有NbC、Cr7C3碳化物在晶内析出。在蠕变过程中,HCR合金的变形特征是孪晶变形及孪晶内发生位错的双取向滑移;DA合金与LTA合金具有相近的蠕变寿命,其变形特征仍然是孪晶变形和晶内的位错滑移。     

应力时效对DZ125镍基合金组织演化及蠕变抗力的影响

通过蠕变性能测试,组织结构观察和晶格常数测定,研究应力时效对DZ125镍基合金组织演化与蠕变抗力的影响。结果表明:合金在980℃、90MPa近服役条件下的蠕变寿命是9714h;蠕变期间,样品中间区域的γ′相优先形成完整的筏状组织,在无应力的肩部区域,γ′相呈现串状形态;随应力时效时间延长至9714h,合金中筏状γ′相的厚度尺寸从0.4μm增加至1.8μm,合金中γ′、γ两相的晶格常数值增加,两相的错配度增大。其中,应力时效致使筏状γ′相粗化及错配度增大,可改善蠕变抗力,是合金在近服役条件具有较长蠕变寿命的原因之一。