单晶镍基合金高温蠕变期间的组织结构及演化

通过测定［００１］取向单晶镍基合金的蠕变曲线，结合ＳＥＭ、ＴＥＭ观察表明，合金中组织结构的变化对蠕变抗力有明显影响。蠕变Ⅰ、Ⅱ阶段，蠕变的微观机制是位错的攀移；蠕变第三阶段，位错大量切入筏状γ相中，降低了合金的蠕变抗力，发现交替滑移使筏状γ相扭曲，致使γ／γ两相界面产生空穴或微裂纹，是蠕变断裂的直接原因。     

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。     

热处理对单晶镍基合金成分偏析与持久性能的影响

为了考察热处理工艺对成分偏析及持久性能的影响,通过不同条件的热处理及微区成分分析,研究了固溶温度对合金中枝晶臂/枝晶间区域难熔元素偏析的影响.根据DSC曲线分析、组织形貌观察及持久性能测试,研究了热处理工艺对合金持久性能的影响.结果表明：铸态合金中元素Cr、Co、Mo、Re富集于枝晶干,元素Al、Ta、W等富集于枝晶间,经高温固溶处理可明显降低难熔元素在枝晶臂/间的偏析程度.根据DSC曲线确定出合金的初熔温度为1325℃,并制定出合金的热处理工艺.经较低温度固溶处理,合金中难熔元素的偏析程度较大,形成的筏状γ′相与应力轴方向成45°角,合金具有较短的持久寿命;而经1320℃高温固溶处理,元素的偏析程度减小,可较大幅度地提高合金的持久寿命.     

去应力退火对DZ125合金再结晶行为的影响

为了获得具有优异高温力学性能的定向凝固高温合金,减少定向凝固叶片在生产过程中产生再结晶的现象,对经过喷丸后的DZ125合金进行了去应力退火处理,随后对其进行了不同温度下的热处理.利用扫描电子显微镜观察了DZ125合金的微观组织.结果表明,当表征喷丸强度的Almen值为0.25 mm时,依次进行870℃/500 h去应力退火与1 000℃/4 h热处理后,DZ125合金中仍存在少量胞状再结晶.经过1 150℃/4 h热处理后,胞状再结晶层厚度约降低30%;经过1 230℃/4 h热处理后,等轴状再结晶层厚度总体约降低了30%.当Almen值为0.17 mm时,在870℃下进行不同时间的去应力退火处理与1 230℃/4 h热处理后发现,随着退火时间的增加,再结晶层厚度逐渐降低,当退火时间为500 h时,再结晶层厚度约降低50%.     

枝晶间距对镍基单晶合金蠕变性能的影响

为了研究枝晶间距对镍基单晶合金组织与蠕变性能的影响,采用不同抽拉速率制备出两种不同枝晶间距的单晶镍基合金.通过蠕变性能测试及组织形貌观察,研究了枝晶间距对合金成分偏析及蠕变性能的影响.结果表明,随着合金枝晶间距的减小,元素成分偏析程度降低,且在相同热处理条件下,枝晶间距较小的合金具有较好的蠕变性能.合金在稳态蠕变期间的变形机制是位错攀移越过筏状γ′相,而蠕变后期的变形机制是位错在基体中滑移和切入筏状γ′相.蠕变断裂后,在试样不同区域筏状γ′相具有不同的形貌,在远离断口区域,筏状γ′相与应力轴方向垂直,而在近断口区域,筏状γ′相尺寸及扭曲程度均增加.     

铸态TiAl-Nb合金的组织结构与蠕变性能

通过蠕变性能测试和组织形貌观察,研究了铸态TiAl-Nb合金在近890~910℃温度区间的蠕变行为。结果表明,铸态TiAl-Nb合金的组织结构主要由层片状γ/α_2两相组成,不同取向γ/α_2两相层片状组织之间存在不规则锯齿状形态的晶界,该锯齿状非层片晶界由单一γ相组成。在高温蠕变期间,合金具有较好的蠕变抗力和较长的蠕变寿命;合金在蠕变期间的变形机制是大量位错以位错列的形式剪切层片状γ/α_2两相,其中,大量位错在基体中滑移,发生反应可形成位错网,可促进位错的攀移,减缓应力集中,改善合金的蠕变抗力。与α_2-Τi_3Al相比,γ-TiAl相有较弱的强度。因此,蠕变期间合金中的裂纹易于在与应力轴呈45°角、且与层状结构相平行的晶界处萌生与扩展,直至蠕变断裂是合金在蠕变期间的断裂机制;其中,与层状结构相平行的断口呈光滑表面,而与层状结构呈一定角度的断裂表面存在撕裂棱,为较高强度的α_2-Ti_3Al相阻碍裂纹扩展所致。     

Cu－Al粉末合金的烧结行为

用高温金相显微镜对Ｃｕ－５（ｗｔ）％Ａｌ粉末压坯进行高温瞬间液相烧结行为的动态观察，差热分析（ＤＴＡ）结果表明，１００℃开始表面互扩散，不同温度烧结后的试样经Ｘ－射线能谱分析，确定出Ａｌ－Ｃｕ合金烧结过程相界面处中间相的析出顺序９４．１９％密度的压坯不利于共晶液相的毛细润湿作用，６５％密度的压坯易于均匀化烧结，经透射电镜观察及衍射斑点分析，残留相γ与Ｃｕ基体保持有（１１１）＿Ｃｕ     

应力时效对DZ125镍基合金组织演化及蠕变抗力的影响

通过蠕变性能测试,组织结构观察和晶格常数测定,研究应力时效对DZ125镍基合金组织演化与蠕变抗力的影响。结果表明:合金在980℃、90MPa近服役条件下的蠕变寿命是9714h;蠕变期间,样品中间区域的γ′相优先形成完整的筏状组织,在无应力的肩部区域,γ′相呈现串状形态;随应力时效时间延长至9714h,合金中筏状γ′相的厚度尺寸从0.4μm增加至1.8μm,合金中γ′、γ两相的晶格常数值增加,两相的错配度增大。其中,应力时效致使筏状γ′相粗化及错配度增大,可改善蠕变抗力,是合金在近服役条件具有较长蠕变寿命的原因之一。     

热处理对TiAl-Nb基合金组织与蠕变性能的影响

通过对铸态、固溶、固溶+实效处理后的TiAl-Nb合金进行蠕变性能测试及组织形貌观察,研究了不同工艺对合金组织与蠕变性能的影响。结果表明,铸态TiAl-Nb合金的组织由层片状γ/α2两相组成,具有锯齿状不规则形态的晶界位于不同取向的层片状团簇之间,其晶界区域为单一γ相非层片状组织。经1320℃/0.5 h(油冷)+1250℃/8 h(炉冷)后,合金获得了规则、平直且均匀分布的层片状γ/α2两相组织,并消除了近晶界区域的非层片状γ单相,可明显提高合金的蠕变抗力。在800℃/200 MPa蠕变条件下,铸态合金的蠕变寿命是147 h,经固溶+时效处理后,合金的蠕变寿命提高到297 h,在施加800~840℃温度和200~240 MPa应力范围内,测定出热处理态合金在稳态蠕变期间的表观蠕变激活能为432 kJ/mol。在高温蠕变期间,铸态合金的蠕变应变主要发生在近晶界区域的非层片状单一γ相内;蠕变期间,固溶+时效态合金中的裂纹在与应力轴成45!角、且平行于层片状结构的晶界处萌生,并沿晶界扩展,是合金在蠕变期间的主要断裂机制。     

DD6单晶高温合金再结晶形核位置和机制研究

采用压痕变形方法,利用扫描电镜研究了DD6单晶高温合金在不同温度和状态下的再结晶形核位置及形核机理。结果表明,在低于γ′相溶解温度(≤1 220℃)进行热处理,胞状再结晶可以在碳化物、显微疏松、共晶处形核,1 220℃热处理等轴状再结晶可在表面形核,形成表面再结晶层。在1 270℃热处理时除了第二相形核外,再结晶主要在枝晶干上形核,形成了枝晶状再结晶,再结晶形核的主要机制为亚晶聚合形核机制。