DIRECTIONAL COARSENING OF γ'PRECIPITATES IN A SINGLE CRYSTAL NICKEL BASE SUPERALLOY

研究了［００１］取向单晶高温合金ＣＭＳＸ—４在１２５３Ｋ，３５０ＭＰａ拉伸蠕变中γ＇沉淀沿垂直于外应力轴方向的粗化过程及其机理。发现在定向粗化期间立方形γ＇沉淀的边缘部分优先生长，γ—γ＇界面呈内凹形方式推进，进而封闭了与之相邻的垂直基体通道（平行于［００１］）；相互连接的γ＇沉淀逐渐消耗并最终耗尽被封闭的残余垂直通道而发展成完整的筏形组织。定向粗化导致了γ＇沉淀沿［００１］方向的尺寸逐渐减小，水平基体通道（垂直于［００１］）的宽度大幅度增加。对γ＇沉淀的特殊生长方式和两共格相形貌的演变特征进行了分析与讨论。     

一种镍基单晶高温合金中γ‘沉淀的定向粗化

研究「００１」取向单晶高温合金ＣＭＳＸ－４在１２５３Ｋ，３５０ＭＰａ拉伸蠕变中γ沉淀沿生趣于外应力轴说话方向的粗化过程及其机理。发现在定向粗化期间立方形γ沉淀的边缘部分优先生长，γ－γ’界面呈内凹面方式推进，进而封闭了与之相邻的基体通道；相互γ’沉淀逐渐消耗并最终耗尽被封闭的垂直通道而发展成完整的筏形组织。     

镍基单晶高温合金CMSX—4相形态演变及蠕变各向异性

研究了１２５３Ｋ，３５０ＭＰａ拉伸蠕变过程中（００１），（１１０）和（１１１）取向镍基单晶高温合金ＣＭＳＸ－４基体相γ和析出相γ的演变方式及相尺寸的变化规律，比较了不同取向单晶试样中γ和γ′特征尺寸的变化对蠕变应变量和应变速率的影响，结果表明，沿γ′定向粗化方向上γ基体通过宽度（即相邻γ′的间距）的变化经对蠕变应变量和应变速率的影响较为明显，根据不同取向试样中γ基本通道的演变规律和塑性变形机制综合     

镍基单晶高温合金γ‘的定向粗化机理

研究了外应力作用下［００１］取向镍基单晶高温合金γ／γ＇共格弹性应变各向异性及γ＇定向粗化驱动力问题;针对γ＇析出相由立方形演变成杆状、片状和块状筏形组织的实验现象,描述了γ＇发生Ｐ型、Ｎ型和Ｐ－Ｎ型定向粗化时原子的扩散途径以及共格相界的迁移行为;分析了γ＇沿不同取向定向粗化时对总相界面能的贡献并讨论了γ＇的纵向合并行为。     

预压缩单晶镍基合金的组织结构及在拉伸蠕变期间的粗化特征

对[001]取向单晶镍基合金进行压应力处理，获P-型筏状结构后，对其进行拉伸蠕变性能测试及SEM形貌观察，研究了P-型筏状结构的粗化特征及影响因素。结果表明：由于应力场的差别，样品不同位置筏状γ＇相粗化程度及特征不同，近断口处筏状γ＇相扭曲且粗化程度加剧，随离断口距离增加，γ＇相粗化程度减弱。有限元分析认为：外加载荷改变了水平和垂直γ基体通道中的错配应力分布，并使立方γ＇相不同界面晶格发生挤压或扩张应变，这可以促进元素的互扩散和γ＇相的定向生长，是形成P-型筏状组织的主要原因。在高温及拉应力作用下，P-型γ＇相端部沿垂直于应力轴方向优先生长和相互横向连接，并进一步形成折叠的层状组织。     

单晶Ni基合金高温蠕变期间γ'定向粗化驱动力的有限元分析

为研究γ＇相定向粗化现象,采用有限元方法（ＦＥＭ）计算了单晶 Ｎｉ基γ和γ＇双相合金有／无外加载荷时的热错配应力及应变能密度．结果表明：外加载荷改变了γ和γ＇相内的ｖｏｎ Ｍｉｓｅｓ应力及应变能密度分布,与弹性应变相联系的共格应变能变化是γ＇相定向粗化的驱动力．外加拉伸或压缩应力,引起立方γ＇相不同界面晶格发生挤压或扩张应变,晶格的挤压应变可排斥γ＇相中原子半径较大的ＡＩ,Ｔａ等溶质元素;扩张的晶格可诱捕这些元素,以促进γ＇相的定向生长,因此,沿（１００）方向扩张晶格的法线方向是γ＇相形筏的生长方向．随γ＇相弹性扩张晶格应变及γ相粘滞塑性流变的增加,元素扩散及γ＇相形筏速率提高。     

镍基单晶高温合金定向粗化行为的取向依赖性Ⅰγ'形态的SEM观察

利用ＳＥＭ对镍基单晶高温合金中γ＇颗粒定向粗化及其取向依赖性进行了观察,结果显示,γ＇颗凿形态脐带３于应力轴承向,面粗化方向均为（１００）。     

镍基单晶高温合金γ′的定向粗化机理

研究了外应力作用下［００１］取向镍基单晶高温合金γ／γ′共格弹性应变各向异性及γ′定向粗化驱动力问题;针对γ′析出相由立方形演变成杆状、片状和块状筏形组织的实验现象,描述了γ′发生Ｐ型、Ｎ型和Ｐ－Ｎ型定向粗化时原子的扩散途径以及共格相界面的迁移行为;分析了γ′沿不同取向定向粗化时对总相界面能的贡献并讨论了γ′的纵向合并行为．     

DIRECTIONAL COARSENING OF THE γ'-PHASE DURING COMPRESSION CREEP OF A SINGLE CRVSTAL NICKEL-BASE SUPERALLOY

对「００１」取向单晶镍基合金恒温恒载压缩蠕变不同时间的组织形貌进行了ＳＥＭ和ＴＥＭ观察表明：蠕变初期,两立方γ‘相沿平行于应力轴方向扩散相连定向生长成为条形筏结构;垂直通道中基体「００１」晶向共格应变量减小,应变能降低是合金元素定向扩散形成γ’相符结构的驱动力;压缩与拉伸蠕变相比较,γ’相形筏所需要的时间较长,应力较大。     

A DIRECTIONAL COARSENING MECHANISM OF THE γ＇-PHASE DURING CREEP OF A SINGLE CRYSTAL NICKEL-BASE SUPERALLOY

对[001]取向单晶镍基合金恒载拉伸蠕变不同阶段的组织形貌进行了SEM,TEM观察和EDAX成分分析,研究了γ＇相定向粗化过程及机理结果表明：蠕变初期,两相邻γ＇相呈侧平面对接方式,沿垂直于应力轴方向定向生长为类似筛网的核状组织,外加应力使γ＇／γ界面共格应变减少,应变能降低,释放的能量是促使合金元素定向扩散形成筏状γ＇结构的驱动力．     

镍基单晶高温合金定向粗化行为的取向依赖性Ⅱ有限元分析

本文对点阵错配力和施加外载后的内应力大小及分布进行了有限元计算。结果表明,基体通道的应力分布与γ＇颗粒的定向粗化有密切联系。定向粗化的驱动力是塑性变形不均匀分布导致的错配力各向异性松弛。     

镍基单晶高温合金CMSX—2持久拉伸的显微组织形态及力学行为

在７６０－１０５０℃和７８０－１１５ＭＰａ范围内。选择不同温度应力配合进行了持久拉伸实验。研究了温度和应力的变化对试件断裂寿命的影响。以及温度、应力和断裂寿命与共格相特征尺寸（基体相γ水平通道宽度、筏形析出相γ′厚度）和试件延伸率及断面收缩率的关系,结果表明,在各实验条件下,γ′除了进行定向粗化以外,相邻数裂γ′不可沿外应力轴方向发生不同程度的纵向合并,尽管在较高的温度下外应力较低,γ′纵向合并的     

热暴露下预应变对CMSX-4单晶高温合金的显微组织演变的影响

在室温下,对经完全热处理的第二代单晶高温合金CMSX-4实施压缩和拉伸预应变。压缩和拉伸预应变在单晶CMSX-4中产生了剪切带。单晶CMSX-4在950℃下热暴露10h,沿剪切带产生了γ′粒子择优粗化。剪切带上的γ′粒子逐渐侵入γ通道。最后,γ通道沿着剪切带消失。TCP状粒子伴随着γ通道的消失而出现。然而,热暴露10h的普通单晶CMSX-4没有产生TCP沉淀,也没有γ′粒子择优粗化。热暴露100h的预应变CMSX-4沿剪切带产生了γ′粒子和TCP相粒子择优粗化,基体中也有γ′粒子粗化。     

DD6单晶合金筏化过程中元素定向迁移行为（英文）

对[001]取向DD6单晶合金进行1000℃/300 MPa条件下的拉伸蠕变试验,以研究合金的筏化现象以及元素的定向迁移行为。SEM对合金显微组织的观察表明,γ′相在温度和应力的作用下发生了筏化,且筏化方向与应力轴垂直,同时平行于应力轴的基体通道变宽,垂直于应力轴的基体通道逐渐消失。TEM对合金的成分统计分析表明,合金中Al、Re、W元素发生了定向迁移,其中Al向与应力轴平行的基体通道扩散,而Re、W向与应力轴垂直的基体通道扩散,并主要富集于相互垂直的基体通道的交叉区域。     

一种单晶镍基合金压缩蠕变期间γ′相的定向粗化

对［001］取向单晶镍基合金恒温恒载压缩蠕变不同时间的组织形貌进行SEM和TEM观察表明：蠕变初期,两立方γ′相沿平行于应力轴方向扩散相连定向生长成为条形筏结构;垂直通道中基体[001］晶向共格应变量减小,应变能降低是合金元素定向扩散形成γ′相筏结构的驱动力;压缩与拉伸蠕变相比较,γ′相形筏所需要的时间较长,应力较大     

Ni75AlxV25-x合金沉淀相粗化行为的微观相场模拟

基于共格应变的微观弹性理论和微观相场动力学模型，模拟了Ni75AlxV25-x合金沉淀过程的组织演化和粗化行为．结果表明：两种沉淀相颗粒在粗化阶段均表现出明显的取向性．θ相（Ni3V）沿[100]方向的生长趋势明显超过[001]方向，γ’相（Ni3Al）沿（001）方向排列．二相析出顺序与Al含量有关，先析出相的长大和粗化两个阶段比较分明，后析出相的长大和粗化过程同时进行．两种有序相发生粗化以相邻颗粒碰撞并融合为较大颗粒的方式进行．不同浓度的合金两相析出先后顺序及体积分数不同，但最终形貌基本一致，两相均呈长方块状分布，并且具有（001）θ‖{100}γ＇的取向关系．     

镍基高温合金沉淀强化的研究

镍基高温合金通过γ＇沉淀相强化,合金的性能和沉淀相的颗粒大小、分布、体积分数及粗化速率等因素有关。研究了镍基高温合金在750℃和850℃时效处理1000h,γ＇沉淀相的变化规律和对拉伸性能的影响。结果表明,沉淀强化γ＇相呈球形分散在γ基体上,随时效温度的升高,γ＇沉淀相微粒粗化,合金屈服强度降低。     

DD15单晶高温合金的蠕变各向异性

在定向凝固炉中制备了［001］、［011］和［111］3种不同取向的DD15单晶高温合金，研究了980 ℃/300 MPa条件下不同取向的蠕变性能。为对比分析不同蠕变时间后的微观组织，蠕变50和100 h后停止试验。采用扫描电镜和透射电镜分析不同取向的合金组织。结果表明，不同取向合金在垂直于生长方向的截面上具有不同的组织特征，［001］取向γ′相为规则的正方形，［011］取向γ′相为矩形，［111］取向γ′相为多边形。合金在 980 ℃/300 MPa条件下的蠕变性能呈现明显的各向异性，蠕变寿命按［111］、［001］、［011］取向的顺序减小，应变量按［001］、［011］、［111］取向的顺序降低。3种取向合金蠕变曲线的共同特征为具有非常短的蠕变第1阶段，与［001］和［111］ 取向相比，［011］取向合金具有较短的蠕变第3阶段。不同取向合金蠕变后的γ′相具有明显不同的筏排化程度。［001］取向合金的γ′相筏排化速率大于［011］和［111］取向合金。蠕变断裂后，［001］或［111］取向合金的位错密度大于［011］取向合金。     

DD6单晶合金筏化过程中元素定向迁移行为

对[001]取向DD6单晶合金进行1000°C、300MPa条件下的拉伸蠕变实验,以研究合金的筏化现象以及元素的定向迁移行为,SEM对合金显微组织的观察表明,γ′相在温度和应力的作用下发生了筏化,且筏化方向与应力轴垂直,同时平行于应力轴的基体通道变宽,垂直方向的基体通道逐渐消失。TEM对合金的成分统计分析表明,合金中Al、Re、W元素发生了定向迁移,其中Al向与应力轴平行的基体通道扩散,而Re、W向与应力轴垂直的基体通道扩散,并主要富集于相互垂直的基体通道的交叉区域。     

[111]取向镍基单晶合金在蠕变期间组织演化的有限元分析

采用弹塑性应力-应变有限元方法计算了[111]取向镍基单晶合金中γ/γ′两相共格界面的von Mises应力及应变能密度分布,研究了施加拉应力对γ/γ′两相界面von Mises应力分布及γ′相定向粗化规律的影响.结果表明:[111]取向镍基单晶合金经热处理后,组织结构是立方γ′相以共格方式嵌镶在γ基体相中,沿(100)方向规则排列.当沿[111]取向施加拉应力蠕变期间,与近(010)γ′晶面的基体通道相比,近(001)γ′和(100)γ′晶面的基体通道有较大的von Mises应力,在主应力分量的作用下,(100)和(001)晶面分别沿[001],[010]和[010],[100]方向发生较大的晶格扩张应变,可诱捕较大半径的Al和Ti原子,这是促使γ′相在(010)面沿[001]和[100]方向定向生长成为层片结构的筛网状筏形组织的主要原因.