Ni3Al中B和Mg的非平衡晶界共偏聚

在1023－1373K的初始温度和0.05-268.91K/s的冷速范围内，用Auger剖层分析确定含B和Mg的Ni3Al合金中B和Mg的非平衡晶界共偏聚行为，按照溶质－空位复合体迁移机制所导出的描述非平衡晶界偏聚的扩散速率方程解析表达式，很好地模拟了本实验结果，并确定了Ni3Al-B-Mg合金中B及B－空位复合体，Mg及Mg-空位复合体的扩散系数及复合体激活能。     

STRENGTHENING OF THE Fe-0.04Nb-0.02C ALLOY

Fe-0.04Nb-0.02C合金经1175—900℃轧制并随即在600℃等温处理后,获得直径为7—22微米等轴细晶粒的α-Fe。在α-Fe中保留相当数量的三维和二维位错网络,并沉淀析出细小的NbC粒子。通过细化晶粒,NbC第二相粒子和位错亚结构的综合强化,合金下屈服强度可提高到35—38公斤/毫米~2。下屈服强度σ_(1y)与晶粒的平均直径d之间的关系符合Hall-Petch公式: σ_(1y)=σ_i+k_yd~(-(1/2)) 其中k_y=2.2公斤/毫米~(3/2);对于600℃等温30秒,40分及3小时者,σ_i分别为21.5,13.5及13.5公斤/毫米~2。理论计算结果表明,σ_i值是NbC第二相粒子弥散强化,位错亚结构强化和点阵阻力对屈服强度贡献σ_p,σ_d和σ_1的叠加,即 σ_i=σ_p+σ_d+σ_1 合金的位错密度随拉伸变形程度的增高而增加。平均位错密度ρ与对应的流变应力值σ_f的关系可表达成下式 σ_f=σ_0+αGbρ~(1/2) 其中α=0.37;σ_0是除位错交互作用外其他因素对流变应力的贡献,对于600℃等温30秒,40分和3小时者,σ_0分别为34,30及30公斤/毫米~2。 在α-Fe中沉淀析出的NbC粒子周围观察到“沉淀生长”位错圈,对其形成机理进行了分析,它们的强化作用尚需进一步探明。     

Ni3Al合金中晶界与位错交互作用的研究

运用嵌入原子法势函数和静态驰豫最陡梯度的计算方法,原子模拟了Ni_3Al合金中晶界与位错的交互作用.主要研究了晶界与位错交互作用的能量特征、晶界结构单元的畸变行为和晶界附近位错的核心结构,并分析讨论了各种因素对它们的影响以及与Ni_3Al晶界韧脆行为之间的关系     

MORPHOLOGY OF SUB-CRITICAL GROWTH ON STRESS CORROSION CRACKING AND PLASTIC ZONE AT CRACK TIP

用抛光的恒载荷试样对40CrNiMoA和AISI4330M两种高强度钢在水介质中应力腐蚀裂纹的产生和扩展进行了金相跟踪观察,研究了裂纹亚临界扩展的形貌。结果表明:表面裂纹前端产生阴影区(塑性变形区),它的形貌随钢种不同而不同。对于40CrNiMoA,阴影区是扩展、闭合,再扩展、再闭合。而对于4330M,阴影区不闭合,近乎平行扩展。只有在刚开始加载、阴影区呈耳朵状时,它才反映了裂纹尖端的塑性区。在以后绝大部分的扩展过程中,阴影区并不代表裂纹尖端的塑性,而只反映产生剪切唇所引起的变形,且与裂纹的“突进”(Pop-in)密切有关,必须和小范围屈服断裂力学中裂纹尖端的塑性区相区别。     

金属间化合物的FeAl超塑性变形中的位错特征

利用透射电子显微镜研究了金属间化合物ＦｅＡｌ超塑性变形后的位错组态。研究结果表明，变形过程中原始大晶粒被亚晶粒分割，亚晶界对亚晶粒内部位错的吸收导致亚晶界向小角度晶界演化。同时，亚晶粒又可再次被亚晶界分割，重复上述演化过程，如此使超塑性变形进行下去。     

用正电子湮没技术研究Zr对Ni_3Al缺陷态的影响

本文用正电子湮没技术（ＰＴＡ）研究了含不同ｚｒ量多晶Ｎｉ３Ａｌ的ｅ＋寿命谱。结果表明：在Ｎｉ３Ａｌ中加入Ｚｒ，一部分Ｚｒ原子进行原子替位，使晶格发生畸变，导致基体中正电子寿命（τ_１）增长；另一部分在晶界偏聚的Ｚｒ调整了晶界结构，使平均寿命（τ）下降。当Ｚｒ量为１．２ａｔ．－％时，缺陷态的寿命τ２显著增长，表明有自由体积较大的缺陷组态生成．     

连续冷却条件下正常晶粒长大理论

探讨了单相合金高温形变再结晶后连续冷却条件下正常晶粒长大问题。结合传热学及晶界迁移理论证明，在连续冷却条件下晶粒的长大满足关系。进一步的理论分析表明，在连续冷却条件下，晶粒的长大存在因温度连续变化而形成的极限尺寸ｄ＿ｍ，以及相应的临界时间τ＿ｃ。试验结果与上述理论吻合较好。     

EFFECT OF VOLUME FRACTION AND SIZE OF FINE γ' ON CREEP STRENGTH OF A DS NICKEL-BASE SUPERALLOY

本文研究了定向凝固K3镍基高温合金的蠕变强度与细小γ′粒子的数置和尺寸的关系。实验结果证明,随着固溶温度升高,铸态粗大γ′逐步溶解并在随后冷却过程重新析出均匀细小正方形的γ′粒子。细小γ′体积分数(v_f)和尺寸(α)都随固溶温度的升高而增大,当固溶温度从1100℃升至1230℃,v_f从0.25增至0.63,α从0.10μm增至0.32μm。随着固溶温度的升高,第二阶段蠕变速率降低,持久寿命延长,大幅度提高合金的蠕变性能。适当的高温固溶加时效处理(如1210—1230℃,4h+900℃,32h)可提高定向凝固合金的中温(760℃,73.8kgf/mm~2)持久寿命10倍左右。 合金的中温蠕变性能取决于细小γ′的体积分数(v_f),尺寸(α)及其间距(λ),在固定温度和应力下,第二阶段蠕变速率((?))与它们之间符合以下关系。 (?)∝ λ~2/α或(?)∝ α/v_f~(2/3)(1-v_f~(1/3))~2 用透射电镜观察了合金三个蠕变阶段位错亚结构的变化,据此提出蠕变的位错模型和合金的强化机制,并导出第二阶段蠕变速率与γ′体积分数、尺寸和间距之间的关系式,与实验结果完全符合。     

定向凝固对一种高强度铸造镍基高温合金的组织和性能的影响

研究了定向凝固对一种高强度铸造镍基高温合金的组织和性能的影响,发现合金的低倍和显微组织与定向凝固速度及凝固后的冷却速度密切相关。定向凝固可以大幅度提高合金的塑性、热疲劳和中温持久性能,瞬时拉伸及高温持久性能也有显著改善。中温(～760℃)持久寿命的提高主要由于蠕变第二阶段的延长,而高温(～980℃)持久寿命提高主要是蠕变第三阶段延长的结果。定向凝固改善铸造镍基高温合金高温机械性能的主要原因是消除了垂直于应力轴的横向晶界;另一原因是获得〈100〉方向择优生长的柱状晶。高温固溶热处理可降低第二阶段的蠕变速率,延长这个阶段,从而进一步大幅度提高中温持久寿命。这主要归因于冷却析出的细小γ′相代替了铸态粗大γ′相。通过定向凝固及高温固溶处理可提高合金的中温(～760℃)持久寿命和延伸率达3—4倍,热疲劳性能达5倍。消除了横向晶界的定向凝固合金中,初生MC是蠕变及热疲劳裂纹的策源地。预计降低合金的碳含量从而减少MC数量将进一步改善合金的高温机械性能。     

THE EFFECTS OF ENVIRONMENTAL AND MECHANICAL VARIABLES ON CORROSION FATIGUE CRACK PROPAGATION RATE IN A HIGH STRENGTH STEEL——Quantitative Understanding of the Corrosion Fatigue Crack Growth Rate in a High Strength Steel

本文对4330M钢在蒸馏水中的腐蚀疲劳裂纹扩展速率进行了定量研究。测出4330M钢在蒸馏水中的(da/dt)-K曲线,并在R=0.2,0.6,0.7,0.8四种情况下测出4330M钢在氩气中和在蒸馏水中的(da/dN)-△K曲线。研究了应力比R对腐蚀疲劳的影响。 在上述实验基础上,拟制了一个BASIC计算程序,根据应力腐蚀和氩气气氛下疲劳的实验数据,用电子计算机对叠加模型和竞争模型分别算出以每周表示的应力腐蚀裂纹扩展速率(da/dN)_(SCC)。比较了两种模型的相互关系。计算结果表明4330M钢在蒸馏水中的腐蚀疲劳实验数据和Austen提出的竞争模型相符合。本文对竞争模型进行修正,提出要加上考虑交互作用的修正项。使用经修正后的竞争模型,就能解释腐蚀疲劳裂纹扩展速率定量研究方面存在的一些问题。 试验结果表明,4330M钢适用于研究腐蚀疲劳裂纹扩展的机制问题。