FORMATION AND ROTATION OF γ' RAFTS IN Ni-BASE SINGLE CRYSTAL SUPERALLOY NASA IR100

研究了ＮＡＳＡＩＲ１００单晶在高温持久变形中γ′筏形组织的形成及其在缩颈区内的转动，发现γ′沉淀在持久变形初期即沿着垂直于拉伸应力轴的方向相互连结，变形大约５０ｈ后形成了完善的γ′筏形组织，对拉断试样的纵截面进行了扫描电镜观察，发现缩颈区内的γ′筏形组织不再垂直于应力轴，而是绕着应力轴转动，初步提出了γ′筏形组织的形成及转动机理。     

单晶高温合金中γ′筏形组织的形成及转动SCIEI

研究了ＮＡＳＡＩＲ１００单晶在高温持久变形中γ′筏形组织的形成及其在缩颈区内的转动，发现γ′沉淀在持久变形初期即沿着垂直于拉伸应力轴的方向相互连结，变形大约５０ｈ后形成了完善的γ′筏形组织，对拉断试样的纵截面进行了扫描电镜观察，发现缩颈区内的γ′筏形组织不再垂直于应力轴，而是绕着应力轴转动，初步提出了γ′筏形组织的形成及转动机理。     

一种Ni基单晶高温合金[001]方向的持久性能与断裂行为

利用SEM观察了一种Ni基单晶高温合金[001]方向持久断裂的断口、纵向剖面和变形后的组织结构．结果表明：在760-1100℃温度范围内，合金的断裂均属于韧性断裂．在低于800℃的低温高应力下，合金中的γ’相不形成筏形组织，合金的断裂特征为纯剪切型断裂，对显微疏松缺陷不敏感；随着温度的增加和应力的降低，γ’相逐渐发生定向粗化，形成筏形结构，合金的持久断裂逐渐转变为微孔聚集型断裂，气孔和疏松成为主要的裂纹源．     

晶体取向对镍基单晶合金蠕变行为的影响

通过蠕变曲线测定及组织形貌观察,研究[001]、[011]取向镍基单晶合金在蠕变期间的组织演化及变形特征。结果表明:经完全热处理后,[001]和[011]取向合金中立方γ′相均以共格方式镶嵌在γ基体相中,并沿〈100〉取向规则排列。蠕变期间,[001]取向合金中γ′相沿垂直于应力轴方向形成N-型筏状组织,而[011]取向合金中γ′相沿[001]取向形成纤维状筏形组织,且在(100)晶面的筏状γ′相与施加应力轴方向呈45°角排列,其中,立方γ′相不同晶面中扩张晶格的法线方向是筏状γ′相的生长方向。在试验温度和应力范围内,与[011]取向合金相比,[001]取向合金具有较好的蠕变抗力。在高温蠕变后期,两取向合金中的筏状γ′相均发生粗化和扭折,其中,[001]取向合金在蠕变后期的变形机制是位错剪切γ′相,而[011]取向合金的变形特征主要是形变位错在基体通道中滑移。     

DD5单晶高温合金在长期时效和持久性能试验中的γ′相演化

研究了DD5单晶高温合金在热处理态、长期时效态(1 100℃/500 h)和持久性能测试过程中的γ′相演化。结果表明:1 100℃时效500 h后,γ′相全部由立方体形态转化成条状组织,基体通道宽度接近γ′相宽度并析出大量粒状二次γ′相,γ/γ′相界面形成大量错配位错网。与热处理态相比,长期时效态合金在871℃/552 MPa和1 038℃/172 MPa条件下持久寿命明显降低。长期时效态合金在871℃/552 MPa条件下持久试验后,一次γ′相保持长期时效后形态,但基体通道中的二次γ′相形成了N型筏形组织。长期时效态合金在1 038℃/172 MPa条件下持久试验后一次γ′相形成垂直于拉应力的N型筏。     

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     

一种镍基单晶高温合金中γ＇沉淀的定向粗化

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。     

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。     

[011]取向镍基单晶合金高温蠕变期间γ′相定向粗化行为研究

研究了980 ℃, 200 MPa拉伸蠕变期间[011]取向镍基单晶高温合金中γ'相的演化方式.采用有限元方法计算了单晶合金在有/无外加载荷时Von Mises应力及弹性应变能密度在γ和γ'两相中的分布.结果表明:沿[011]取向施加拉伸应力时,与应力轴呈45°角基体通道(roof)的Von Mises应力远高于与应力轴平行的基体通道(gable)中的Von Mises应力,两通道中应变能密度的差异驱动γ'相形成元素从变形较大的通道向变形较小的通道扩散,而γ相形成元素反向扩散,导致γ'相沿[010]和[100]取向扩散生长,形成垂直于[001]方向且与应力轴倾斜成45°角的层片状筏形组织.     

一种定向高温合金在持久过程中的组织变化及其断口分析

本文用扫描电镜研究了DZ621镍基高温合金在1100℃／60MPa持久过程中的组织变化及其断裂后的断口形貌。结果表明,合金在持久变形中γ＇相在弹性能和外加应力作用下通过扩散形成垂直于拉应力方向的筏形。筏形方向与合金的错配度和外加应力的方向有关。合金经1220℃／4h／AC＋1150℃／4h／AC＋870℃／24h／AC热处理后,具有较好的持久性能。合金断口形貌表明,裂纹源于铸造缺陷和碳化物,并在持久过程中通过各小裂纹的连接扩展,导致合金最终断裂。断口表面出现许多形态和尺寸大小不均的韧窝,显示韧性断裂特征。     

Ni3Al单晶高温合金过渡液相扩散焊工艺

采用KNi3中间层,对Ni3Al单晶高温合金进行过渡液相扩散焊,分析不同焊接保温时间的接头和基体组织的变化,测试接头的高温持久性能.结果表明,1 240℃保温12 h,TLP扩散焊接头局部区域有少量的γ＋γ＇共晶组织及小块状的硼化物组织,其它区域均为与基体组织一致的γ＋γ＇双相组织;基体γ＇相由四方形转变成不规则状.焊接接头在1 000℃高温持久强度达到标准状态的基体强度90%.试样组织出现γ＇相筏形化,焊缝区域筏形组织粗化,且形状不规则,与持久应力方向呈一定角度.     

STRESS RUPTURE PROPERTIES AND FRACTURE BEHAVIOR OF A Ni BASE SINGLE CRYSTAL

利用SEM观察了一种Ni基单晶高温合金[001]方向持久断裂的断口、纵向剖面和变形后的组织结构. 结果表明: 在760-1100℃温度范围内, 合金的断裂均属于韧性断裂. 在低于800℃的低温高应力下, 合金中的 相不形成筏形组织, 合金的断裂特征为纯剪切型断裂, 对显微疏松缺陷不敏感; 随着温度的增加和应力的降低, 相逐渐发生定向粗化, 形成筏形结构, 合金的持久断裂逐渐转变为微孔聚集型断裂, 气孔和疏松成为主要的裂纹源.     

应力状态对单晶高温合金DD5显微组织的影响

利用高分辨扫描电镜观察了DD5单晶高温合金经1093℃无应力长期时效和1093℃/137 MPa拉伸蠕变试验后的组织,研究应力状态对单晶高温合金的显微组织以及TCP相析出行为的影响.结果 表明:与无应力长期时效相比,应力促进了单晶高温合金中γ'相的筏形组织的形成;剪切应力能够促进45°筏形组织的形成,筏形组织的形态与应力状态密切相关,应力可以促进TCP相的析出.     

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。     

混晶组织对GH4720Li合金高温力学性能的影响

利用光学显微镜、场发射扫描电镜及力学性能测试等手段,研究了不同组织特征对GH4720Li合金高温拉伸和持久性能的影响。结果表明:组织B(局部混晶+一次γ′相)的650℃抗拉强度和屈服强度与组织A(均匀细晶+一次γ′相)相比有所降低;随着混晶程度的提高,组织C(完全混晶+一次γ′相)的抗拉强度迅速下降,但组织C的抗拉强度远高于粗晶组织D(粗晶+无一次γ′相)。不同持久试验条件下,合金的高温变形机制不同:730℃/530MPa条件下,组织A和组织D持久寿命相当,但从组织B和组织C可以看出持久寿命随混晶所占百分比的增加而提高,高温低应力下的变形机制主要为晶界粘滞滑动;680℃/830 MPa条件下主要变形机制是晶内位错滑移,组织A和组织B的持久性能较好,持久寿命随着粗晶所占百分比的增加而降低,同时晶界滑移同样产生一定作用,使得以粗晶为主的混晶组织持久寿命的降幅不大。     

CMSX-2合金组织细化对γ′定向粗化行为的作用研究

对枝晶间距不同的CMSX 2单晶高温合金的持久性能及γ′定向粗化行为进行了研究 ,结果表明 ,随着凝固组织细化 ,合金的持久寿命显著提高。其原因在于 ,凝固组织细化明显影响持久变形过程中γ′的定向粗化行为 ,通过提高筏型组织形成的均匀性、完善程度和稳定性可实现提高合金的持久性能     

DZ125镍基合金蠕变期间的组织演化与元素扩散迁移率

通过蠕变性能测试及组织形貌观察,结合元素扩散迁移率计算,研究DZ125合金在1 040℃蠕变期间的组织演化规律。结果表明:高温蠕变期间,合金在枝晶间/干区域发生不均匀的组织演化,枝晶间区域形成的筏状γ′相尺寸粗大,而枝晶干区域γ′相沿(001)晶面形成细小的N-型筛网状筏形结构,且γ基体相连续充填在筛网状γ′相之间,可保证合金的高塑性。在1 040℃、137 MPa蠕变期间,合金枝晶干区域的γ′相经3 h转变成筏状结构,随施加应力的降低,γ′相发生筏形化转变的时间延长;其中,Al、Ta具有较高扩散迁移率是促使合金发生较快筏形化转变的主要原因。     

TiAl基合金高温变形行为研究

通过对Ｔｉ－３３Ａｌ－３Ｃｒ－０．５Ｍｏ（ｗｔ％）合金在９００℃高温拉伸时的变形特性、显微组织变化及断口形貌的研究。发现ＴｉＡｌ基合金高温变形主要是通过等轴γ相晶粒内的位错滑移、晶界滑移和层片晶团中层片间的相对滑移来进行的；γ相晶粒在变形过程中发生周期性的动态再结晶并引起流变应力周期性波动；层片状晶团与γ晶粒变形的非协调性导致孔洞在Ｌ／γ界面形核，长大并相互连通使合金最后断裂。     

CMSX-2合金位错组态与凝固组织的关系

对CMSX 2合金粗枝晶、细枝晶以及超细枝晶单晶持久变形后的位错组态进行了研究。结果表明 :超细枝晶单晶持久变形过程中在γ/γ′相界上形成的位错网络比粗枝晶单晶的均匀 ;γ相内部形成的位错密度减小 ,分布也更加均匀 ,多位错滑移程度降低 ;切过γ′的位错明显减少 ,反映出高温下合金抵抗蠕变变形的能力提高。     

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．