不同服役条件下FGH96合金的蠕变特征

采用SEM、EBSD和TEM等手段研究了FGH96合金在650～750℃、690～810 MPa条件下的蠕变特征,揭示FGH96合金在不同服役条件下的蠕变机理。结果表明,当蠕变温度为704℃时,FGH96合金的蠕变性能随着应力水平的提高而降低;当加载应力为690 MPa时,FGH96合金的蠕变性能随着温度提高而显著降低,且FGH96合金的稳态蠕变速率对服役温度更为敏感,服役温度每提高30℃,将会导致蠕变速率提高一个数量级。当温度处于650～750℃范围、应力处于690～810 MPa范围时,FGH96合金的蠕变变形均以位错滑移为主,且位错在滑移过程中,会在(111ˉ)原子面上形成大量的微孪晶。在不同服役条件下,FGH96合金的蠕变断裂均呈现典型的沿晶断裂特征。     

涂盐热腐蚀环境中GH37合金的蠕变断裂

本文研究了镍基形变高温合金GH37涂10％NaCl+90％Na_2SO_4混合盐后的蠕变断裂行为,并与空气环境进行了比较.试验结果表明,在700—850℃,196—510MPa试验条件下,涂盐使合金的蠕变寿命和塑性大幅度降低,但最小蠕变速率几乎不受影响;涂盐试样的蠕变激活能和应力敏感指数都与空气中相当,这说明热腐蚀并不改变合金的蠕变机制;在温度较高、应力较低(800℃、265MPa)时,晶粒越细则涂盐试样的蠕变寿命下降越严重;但在温度较低、应力很高(700℃、510MPa)时,晶粒尺寸适中的涂盐试样蠕变寿命最长.涂盐环境下蠕变寿命的降低是由于合金晶界受到贫Cr和硫化损害所致,贫Cr引起晶界上碳化物分解而降低晶界抗剪切强度.贫Cr和硫化导致晶界裂纹易于萌生并加速其扩展.     

CREEP RUPTURE BEHAVIOUR OF SALT-COATED SUPERALLOY GH37 IN A HOT ENVIRONMENT

本文研究了镍基形变高温合金GH37涂10％NaCl+90％Na_2SO_4混合盐后的蠕变断裂行为,并与空气环境进行了比较.试验结果表明,在700—850℃,196—510MPa试验条件下,涂盐使合金的蠕变寿命和塑性大幅度降低,但最小蠕变速率几乎不受影响;涂盐试样的蠕变激活能和应力敏感指数都与空气中相当,这说明热腐蚀并不改变合金的蠕变机制;在温度较高、应力较低(800℃、265MPa)时,晶粒越细则涂盐试样的蠕变寿命下降越严重;但在温度较低、应力很高(700℃、510MPa)时,晶粒尺寸适中的涂盐试样蠕变寿命最长.涂盐环境下蠕变寿命的降低是由于合金晶界受到贫Cr和硫化损害所致,贫Cr引起晶界上碳化物分解而降低晶界抗剪切强度.贫Cr和硫化导致晶界裂纹易于萌生并加速其扩展.     

Mg-5Gd-3Y-0.5Zr铸造镁合金的高温蠕变行为

研究了Mg-5Gd-3Y-0.5Zr铸造镁合金在不同试验温度和应力条件下的高温蠕变行为。研究结果表明,试验合金在200℃/50 MPa、60 MPa、70 MPa条件下的抗蠕变性能最稳定,100 h的总蠕变应变量分别为0.026 7%、0.050 0%和0.056 7%,稳态蠕变速率分别为3.10×10-8s-1、6.48×10-8s-1和9.06×10-8s-1。在250℃和300℃条件下的蠕变应变量和蠕变速率与200℃相比要高一到三个数量级。根据应力指数n值与蠕变激活能Qc值分析结果,Mg-5Gd-3Y-0.5Zr合金在不同试验温度和应力的条件下,合金的蠕变机制也有所不同。     

TiAl基铸造合金的蠕变行为研究

研究了名义成分为Ti-46Al-2Cr-2Nb-0.15B合金在700～850℃,140～300MPa的蠕变条件下的蠕变性能和蠕变机制。研究表明,在蠕变过程中随着温度和载荷的增加,合金的最小蠕变速率随之增大;TiAl基合金在700～850℃,140～300MPa下的最小蠕变速率可用蠕变方程εmin=A(σ)4.7exp(-280/RT)来描述;在该蠕变条件下的蠕变行为主要受位错攀移控制。     

挤压铸造AZ91-Ca镁合金的压缩蠕变行为

研究了温度和应力对挤压铸造AZ91-Ca合金压缩蠕变行为的影响,并对蠕变机制和微观组织演变进行了分析。研究发现:在测试温度150℃和应力50 MPa条件下,挤压铸造AZ91-Ca合金的最小蠕变速率仅为2.60×10~(-9)s~(-1),100 h后蠕变变形量仅为0.98%;在测试温度200℃和应力100 MPa条件下,最小蠕变速率达到8.93×10~(-7)s~(-1),20 h后蠕变变形量即达到12.71%。随着测试温度的升高和应力的增大,压缩蠕变过程加速,蠕变变形量和最小蠕变速率迅速升高。在测试温度200℃和应力50~100 MPa范围内,其应力指数n≈8.3,而在应力100 MPa和测试温度150~200℃范围内,其激活能Q≈124 k J。压缩蠕变过程中,二次Mg_(17)Al_(12)相不断析出。与高应力相比,高温更能促进二次Mg_(17)Al_(12)相的析出。     

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。     

镍基高温合金U720Li的组织稳定性及蠕变行为

研究了新型镍基高温合金U720Li在650和700℃时组织稳定性,蠕变和变形机制。结果表明,在长期时效过程中,初生γ‘、二次γ‘相以及晶界析出相的形态几乎不发生变化,三次γ‘相经历一个粗化长大和溶解消失的过程中,蠕变第一阶段的形变量随着施加应力的增加单调增大,而在700℃蠕变时,蠕变第一阶段的形变量随着施加应力的增加先降后升。合金650和700℃蠕变断裂寿命和最小蠕变速率在低应力区和高应力区服从于不同斜度的双对数线性规律。在高温低应力下,合金的蠕变机制为位错攀移机制,而在低温高应力下,蠕变过程由位错切割机制控制。     

AZ81-1.0Sm-0.6Nd镁合金的高温蠕变行为

研究了AZ81-1.0Sm-0.6Nd镁合金的高温蠕变行为。试验结果表明,在50~70 MPa、150~200℃条件下,AZ81-1.0Sm-0.6Nd合金的抗蠕变性能优于基体(AZ81),在150℃/50 MPa条件下,AZ81-1.0Sm-0.6Nd合金的稳态蠕变速率为8.82×10-7 s-1,明显低于AZ81合金的1.95×10-6 s-1的稳态蠕变速率。根据应力指数n值与蠕变激活能Qc值分析结果,随着蠕变试验温度和应力的增加,合金的蠕变机制也在发生变化。     

两相共晶NiAl-9Mo合金的蠕变行为

研究了热等静压态的NiAl-9Mo合金在850-950℃和50-100 MPa下的蠕变行为.在试验应力和温度下,该合金蠕变曲线呈现出较短的减速阶段和较长的稳态蠕变阶段;其稳态蠕变速率可用幂指数蠕变方程来描述,应力指数值为4.75±0.25,表观激活能为 410.5±4.5kJ/mol.加速蠕变阶段蠕变速率的增加是由于裂纹的形成和扩展,且其断裂数据遵循Monkman-Grant规律.蠕变断口呈现出塑性断裂和沿晶蠕变断裂的混合特征,但后者比例较大,同一温度下随着应力的增大,沿晶断裂的比例呈现下降的趋势.     

NbCr_2/Nb合金高温蠕变行为

采用机械合金化+热压制备了成分为Nb-22.5at.%Cr的细晶NbCr_2/Nb合金。通过Gleeble 3500型热模拟机上的恒应力压缩试验,研究了合金的高温蠕变行为,并采用透射电子显微镜观察了合金变形前后的组织。结果表明:NbCr_2/Nb合金的稳态蠕变速率随应力的增加和变形温度的升高而加快,1000℃和200 MPa条件下,NbCr_2/Nb合金的稳态蠕变速率为9.0×10-5s-1,1000℃下的应力指数为4.36,而200 MPa下的蠕变激活能为510.7 kJ·mol-1。蠕变变形过程中,Nb基体中位错的滑移、攀移和Laves相NbCr_2中的同步剪切是蠕变变形的主要方式;随着变形温度升高,Nb基体颗粒有形成亚晶的趋势,且两相颗粒界面处应力增大,Laves相NbCr_2颗粒中层错/孪晶密度增加。     

80SH钢中温临界应力条件下的稳态蠕变速率与机理

对80SH钢在中温临界应力条件下的稳态蠕变速率进行了研究,选取300、350、400和450℃这4个不同温度,以及临近屈服强度的4种不同应力幅条件进行试验。结果表明:80SH钢在中温区具有良好的抗蠕变性能,温度对稳态蠕变速率无显著影响,且温度低于350℃时,几乎不发生蠕变。应力幅是影响中温区稳态蠕变速率的主要影响因素,当应力幅趋近屈服强度时,蠕变速率显著增加。TEM结果表明,Nb、V的强碳化物和Cr、Mo固溶元素是影响蠕变性能的主要因素。     

一种单晶高温合金的高温蠕变性能

在真空定向凝固炉中采用螺旋选晶法制备了一种镍基单晶高温合金,研究了合金在不同温度和应力下的高温蠕变性能,用扫描电镜和透射电镜研究了合金蠕变断裂组织。结果表明,在1 070~1 120℃温度范围内,120~140 MPa应力条件下,合金具有良好的蠕变性能和较高的承温能力。随着加载应力或者温度提高,合金的应变速率增大,蠕变寿命降低。合金在高温蠕变过程中形成了筏排组织,随着加载应力或者温度提高,筏排的厚度增加。不同条件的蠕变过程中都析出了少量的针状σ相,它主要含有Re、W、Mo等元素。高温下合金蠕变变形机制为位错绕过机制,在γ/γ′相界面形成了高密度的位错网。     

碳纤维长度对C_f/2024Sc铝基复合材料蠕变性能的影响

研究了不同长度(2、3、4、5mm)3%的镀铜短碳纤维增强含Sc的2024铝基复合材料的高温蠕变性能和微观结构。结果表明,在200℃、300MPa的蠕变条件下,添加了2mm碳纤维的复合材料的蠕变性能最优,其蠕变断裂时间为21.16h,稳态蠕变速率为1.05×10~(-5)s~(-1)。在不同温度(150～190℃)和不同应力(200～400MPa)蠕变条件下,复合材料的门槛应力随温度的升高而线性下降,其中添加2mm碳纤维增强复合材料的蠕变激活能最高,为83.9kJ/mol。碳纤维增强铝基复合材料的主要蠕变机制为位错攀移。     

稀土元素对一种Cr-Ni奥氏体钢高温蠕变断裂行为的影响

研究了添加0.15％混合稀土对Cr18Ni18Si2奥氏体不锈钢高温蠕变断裂强度、塑性及断裂机制的影响。蠕变试验结果表明:含有稀土的Cr18Ni18Si2钢在650—750℃不同应力下的蠕变断裂时间比未加稀土的钢延长约1—4倍,700℃1000h的蠕变断裂应力增加约2kgf/mm~2,断裂塑性增加0.2—2倍,蠕变裂纹及断口的金相和扫描电镜观测结果表明:稀土有强化Cr18Ni18Si2钢晶界、改变断口形貌、阻碍晶界裂纹形成和扩展的作用。     

INFLUENCE OF RE ADDITION ON CREEP-RUPTURE BEHAVIOUR OF A CrNi AUSTENITIC STEEL

研究了添加0.15％混合稀土对Cr18Ni18Si2奥氏体不锈钢高温蠕变断裂强度、塑性及断裂机制的影响。蠕变试验结果表明:含有稀土的Cr18Ni18Si2钢在650—750℃不同应力下的蠕变断裂时间比未加稀土的钢延长约1—4倍,700℃1000h的蠕变断裂应力增加约2kgf/mm~2,断裂塑性增加0.2—2倍,蠕变裂纹及断口的金相和扫描电镜观测结果表明:稀土有强化Cr18Ni18Si2钢晶界、改变断口形貌、阻碍晶界裂纹形成和扩展的作用。     

热处理状态对GH4698合金盘件组织和蠕变性能影响研究

开展了GH4698盘件后续热处理对盘件显微组织和蠕变性能影响研究以及GH4698盘件标准热处理下750℃的全阶段蠕变行为研究。试验结果表明:GH4698盘件标准热处理后的显微组织由晶内两种尺寸的球状γ'相和碳化物组成。增加第四段热处理后,显微组织有所变化,晶内小γ'相尺寸有所增加,晶界γ'相贫化区的宽度明显减小,晶界颗粒状碳化物析出更加完善。四段热处理后对GH4698盘件在750℃/382 MPa下的蠕变极限有利。GH4698合金750℃全蠕变曲线以及俄原型机盘件蠕变性能对比表明,GH4698合金在750℃稳态蠕变阶段较短,盘锻件的显微组织和晶粒度的不均匀会造成蠕变性能较大波动,合理的蠕变性能验收条件应为700℃/412 MPa/100 h下残余应变≤0.2%。     

挤压铸造Mg-9Gd-1Y-0.5Zr活塞的组织与性能

挤压铸造了Mg-9Gd-1Y-0.5Zr(GW91)活塞,研究了固溶时效态(T6)活塞顶部及裙部的力学性能,以及在200～300℃的蠕变性能.结果表明,活塞经过固溶时效处理后,晶粒内部析出相均匀析出,顶部和裙部平均晶粒尺寸分别为140、80 μm; T6态活塞的抗拉强度随温度增加而降低,当温度为300℃时,活塞顶部及裙部抗拉强度分别达到210、223MPa;T6态活塞稳态蠕变速率随温度及应力增加而增大,在300℃、50 MPa蠕变条件下,活塞顶部及裙部稳态蠕变速率分别为7.81×10-8 s-1、1.45×10-7 s-1,蠕变100 h后蠕变量分别为2.8％、3.0％,优于现阶段商用活塞材料Al-Si合金的高温抗拉强度和抗蠕变性能.     

AgInCd合金压缩蠕变性能研究

用RDL-50型拉伸蠕变试验机进行改装后的实验装置研究了铸态AgInCd合金在温度300~400℃及应力范围12~24 MPa内的压缩蠕变行为,分析了稳态速率与温度和应力的关系,计算了应力指数(n)和蠕变激活能(Q_a),并结合蠕变后样品在透射电子显微镜下的微观形貌及位错组态,探讨了合金的压缩蠕变机制。结果表明:随温度和应力水平的升高,合金的稳态蠕变速率增加。相比较指数关系,蠕变速率与应力之间更符合幂函数关系。300、350和400℃条件下,合金的蠕变应力指数n分别为3.31、4.09和5.77;12、18和24 MPa条件下,合金的蠕变激活能Q_a分别为68.1、103.7和131.6 kJ/mol。微观形貌以层错为主,孪生为300℃的主要蠕变机制,位错攀移生成位错墙为400℃的主要蠕变机制。     

工艺参数对2124合金蠕变时效成形的影响

对2124铝合金板状试样在185℃,时效5～15 h及试验应力为150～250 MPa条件下,采用RWS50型电子式蠕变松弛试验机进行拉伸蠕变时效成形试验,得到了不同时效时间和试验应力下材料的蠕变应变.通过金相观察、硬度(HV)测试等方法,在185℃×8 h、185℃×12 h,试验应力为200～250 MPa条件下,得到了材料蠕变时效后的金相组织和室温硬度.结果表明,时效时间和试验应力对材料的成形有较大的影响.在185℃×(0～15)h,200 MPa应力条件下,材料的硬度随时效时间的增加而增加.在15 h时,材料达到最大硬度(HV)为136.7.蠕变速率、应变量和晶粒尺寸随时效时间、试验应力的增加而增大.