High Temperature Creep Deformation Mechanisms of a Hot Corrosion-Resistant Nickel-based Superalloy

Creep properties of the experimental superalloy were investigated in the temperature range 1073–1223 K and stress range 110–550 MPa. The observations of dislocation structures during different creep conditions reveal that in the high stress region, particle-shearing mechanisms including stacking fault formation and antiphase boundary creation are operative and in the low stress region, the dislocation climb mechanism is dominant. From the plot of minimum creep rate versus applied stress, a very low stress region with exponent n < 2, which is related to diffusional creep, is found. Based on the experimental results, a stress–temperature creep deformation mechanism map for the alloy is constructed. On the basis of particle hardening theories and various dislocation-creep theories, the dislocation-creep transitions in terms of internal stress are discussed and calculated threshold stresses of various creep deformation mechanisms indicates that the particle shearing is easier to operate than Orowan looping at high stresses, and general climb is easy to happen at low stresses.     

Effect of rhenium addition on isothermal oxidation behavior of single-crystal Ni-based superalloy

The isothermal oxidation behavior of a nickel-based superalloy, which we designate as DD32, containing 4 wt.% rhenium and another alloy (DD32M) without rhenium were investigated at 900, 1000 and 1100 °C. Oxidized alloys were characterized by SEM, EDX, EPMA and XRD. The two alloys revealed similar oxidation rates at 900 °C, while the DD32 alloy showed a slightly higher mass gain than that of the DD32M alloy during 1000 and 1100 °C exposure. Surface and cross-sectional examination indicated that DD32 alloy showed nonuniform oxidation between dendritic and interdendritic areas at all temperatures. Similar different oxidation behavior between dendritic and interdendritic regions was also observed in the DD32M alloy at 900 °C. However, DD32M showed relatively uniform oxidation at 1000 and 1100 °C exposure. Therefore, Re addition clearly induced the nonuniform oxidation of the alloy.     

一种新型镍基高温合金组织及性能的研究

GH4742(俄ЭП742)合金属于典型的高合金化难变形镍基高温合金涡轮盘材料，本文通过调整Al、Ti、Nb的成分对GH4742合金进行改进，发明了一种新型镍基高温合金。利用JMatPro模拟得到平衡相图，再利用光学金相显微镜和场发射扫描电镜对合金的晶粒组织、碳化物以及γ′相分布情况进行观察，同时对力学性能进行了检测。结果表明：平衡状态下的合金从1 400 ℃到300 ℃的冷却过程中相转变可概括为L → L+γ → L+γ+MC →γ+MC+γ′ → γ+γ′+MC+μ → γ+γ′+μ+MC+M23C6 → γ+γ′+μ+MC+M23C6+σ，780 ℃下析出γ′相的质量分数为40.88%；锻造变形工艺为γ+γ′双相区变形，1 120 ℃固溶后经过标准双时效处理(850 ℃/6 h/AC＋780 ℃/6 h/AC)后的显微组织明显可见两种不同尺寸晶粒，小晶粒(13 μm)呈项链状分布于大晶粒(100 μm)周围；该合金中的碳化物主要为大尺寸、不规则形状的MC(NbC、TiC、VC)，断续穿晶和沿晶分布；强化相γ′相的分布状态也有大小两种不同尺寸，γ′I相平均直径为600 nm，γ′II相平均直径为150 nm，两种尺寸γ′相强化的良好匹配，使得该合金在具有较高强度的同时又具有较高的塑性，力学性能优异，室温抗拉强度1 478 MPa，尤其是650 ℃/863 MPa下的持久性能为194 h，远远超过GH4742合金650 ℃/823 MPa持久下50 h的标准。     

铸造工艺参数和细化剂对K4169高温合金铸态组织的影响Ⅰ.晶粒组织及晶粒细化机理

研究了K4169高温合金在各种工艺条件下及向熔体中加入复合细化剂时的晶粒组织。结果表明，降低浇注温度和加入复合细化剂可以明显细化冷凝后基体的晶粒和提高铸件断面等轴晶的比例。在通常的浇注温度1400℃下加入复合细化剂。对合金熔体进行或不进行过热处理时，可使圆柱锭的晶粒分别细化至ASTM1.7级和ASTM3.2级；断面等轴晶的比例分别达96％和99％以上。当浇注温度为1420℃、加入复合细化剂并对合金熔体进行过热处理时。可使圆柱锭晶粒细化至ASTM M10.5级，断面等轴晶的比例达90％以上。提出了晶粒细化的机理并对晶粒细化后断面等轴晶比例增大的现象进行了分析。     

Al_2O_3涂层对高温合金K38G热腐蚀的影响

用直流反应溅射方法在镍基高温合金K38G上制备了Al_2O_3涂层,研究了涂覆(Na、K)_2SO_4的试样在1123K空气中的热腐蚀行为。实验表明,Al_2O_3涂层具有良好的粘附性,能降低K38G合金的腐蚀速率并减小腐蚀深度。本文还讨论了Al_2O_3涂层对K38G热腐蚀影响的机制。     

碳对一种单晶镍基高温合金铸态组织的影响

研究了不同碳含量对一种单晶镍基高温合金的铸态组织的影响。结果表明:随着碳含量的增加,合金的初熔温度逐渐降低,合金中的共晶数量和尺寸也减少。随着碳含量的增加,合金中的碳化物数量逐渐增多,碳化物的形态从斑点状变为斑点状和骨架状相结合的网状结构。随着碳含量的增加,一次枝晶间距变化较大,但是二次枝晶间距变化不大,W和Al元素的偏析降低,Ta和Mo元素的偏析增大。     

对一种组合式钎料的试验分析

针对一种以固定牌号使用的俄罗斯组合式钎料ВПР11-40H进行了试验分析，结果表明，该钎料表现出不同于一般钎料的熔化特性，对不锈钢及高温合金薄壁件具有较弱的溶蚀作用，适用于不等间隙、较大间隙钎缝以及薄壁零件的钎焊，对采用该钎料钎焊GH3044和GH3039接头的性能测试结果表明，接头具有满意的室温和高温性能。     

低压脉冲电场下纯铝的晶粒细化

研究了低压脉冲电场作用下纯铝凝固组织的变化，考察了放电电压和处理时间对纯铝晶粒尺寸的影响。结果表明：低压脉冲电场可以显著地细化纯铝的凝固组织。随着放电电压的提高，纯铝的晶粒尺寸逐渐减小；当放电电压达到400V时，晶粒尺寸略有回弹。随着处理时间的增加，纯铝的晶粒尺寸逐渐减小；当处理时间大于15min时，纯铝的晶粒尺寸随着处理时间的增加而略有增大。     

THE CREEP─DAMAGE BEHAVIOUR FOR SINGLE CRYSTAL NICKEL-BASE SUPERALLOY

基于镍基单晶合金蠕变过程中的细、微观组织结构变化及损伤特点，本文建立了考虑材质劣化和空洞损伤的双参数蠕变损伤本构方程及寿命预测模型。利用ＤＤ３单晶材料〈００１〉晶体取向的７６０，８５０和１０００℃实验结果考核表明，所建模型可以比较准确地预测蠕变第二、第三阶段变形状态及破坏特征。第二阶段持续时间、第三阶段开始时间可以表示成蠕变应力的指数函数；随着温度的升高，材料劣化加剧，空洞损伤也增加。     

基于类等势场的粉末高温合金盘件等温锻造预成形设计

以体积成形工艺为例提出了一种新的预成形设计方法。通过静电场模拟选取适当的等势线作为预锻模型腔的基本形状，将选取的预成形形状通过频谱分析进行光顺处理，可以确定出六组预锻模型腔最终轮廓形状。利用有限元软件对粉末高温合金盘件两工步（预锻＋终锻）等温锻造过程进行模拟，进一步分析了相关场变量的分布，优选出预锻模型腔形状。分析表明，基于类等势场法的预成形设计和基于频谱分析的曲线曲面光顺处理方法适合体积成形工艺的预制坯设计。