Udimet500镍基高混合金长期蠕变行为

系统分析Ｕｄｉｍｅｔ５００合金经由８００℃和９００℃不同应力条件下的蠕变行为规律,并结合显微组织分析以揭示合金的蠕变变形行为。结果显示,合金很快达到稳态蠕变阶段,随后马上进入蠕变第三阶段。即蠕变过程主要由加速蠕变控制。组织分析表明,高温蠕变过程中γ’强化相粗化,晶界相的析出及加宽,σ相的析出可能是导致蠕变加速的主要原因。     

先进镍基单晶高温合金蠕变行为的研究进展

先进镍基单晶高温合金具有优良的成分兼容性,在1 000℃以及更高温度下仍能保持较高的组织稳定性、抗蠕变性、抗疲劳性、抗氧化性和抗腐蚀性能,被广泛应用于现代航空发动机和地面燃气轮机的涡轮叶片等关键热端部件。在服役过程中,镍基单晶高温合金主要发生涡轮叶片旋转造成的蠕变及疲劳变形。另外,现代航空发动机对涡轮进口温度的要求不断提升,使得镍基单晶高温合金的承温承载能力面临着更大的挑战。长期以来,材料科研工作者尝试了许多方法来提升镍基单晶高温合金的蠕变性能:在镍基单晶高温合金中添加了大量的难熔元素(W、Cr、Mo、Re等),降低了元素的扩散速率,从而提高了合金的固溶强化水平;添加了γ'相形成元素(Al、Ti、Ta),形成金属间化合物γ'沉淀相,利用γ'沉淀相与γ基体相之间的相干应变、有序化,以及弹性模量和堆垛层错能差异等沉淀强化机制,提高合金的强度;通过调整热处理制度,进一步优化沉淀相的尺寸、形态以及体积分数,最大化沉淀强化效果;通过调整Mo与Re的含量,提高γ'沉淀相与γ基体相的错配度,细化γ/γ'界面位错网间距,强化γ/γ'相界面强度,提高镍基单晶高温合金的蠕变抗力;同时加入适量的Pt族金属元素,抑制了TCP有害相的析出,进一步稳定了合金组织。然而,镍基单晶高温合金中元素的合金化程度已很高,在CMSX-10中难熔元素的含量高达20.5%,这已经接近镍基体的溶解度极限;同时,也带来了其他一系列问题:组织不稳定性(包括凝固缺陷析出倾向的增加、TCP相的析出)以及合金密度和成本的增加。另外,对于第四代及其后续的镍基单晶高温合金的设计,除依赖提高难熔元素含量和加入铂族元素稳定组织外,并无其他公开、有效的措施。现行措施也与现代工业追求低密度、低成本、环境友好的理念背道而驰。因此,深入认识镍基高温合金成分-组织-结构-性能之间的内在联系十分重要,亟待突破现有的合金设计理论。本文试图从最重要的长时力学性能之一的蠕变性能出发,分别对镍基单晶高温合金成分、组织结构、蠕变行为特点等方面进行了阐述,重点探讨了固溶元素、γ'体积、尺寸、形态、γ/γ'界面、堆垛层错能(SFE)、反相畴界能(APB)等因素对蠕变行为、蠕变机制的影响规律,分析了镍基单晶高温合金蠕变行为研究面临的问题,并展望其研究前景,以期能够深入理解单晶高温合金的强韧化机理,为新一代镍基单晶高温合金的设计提供一些思路。     

IN738LC镍基高温合金高温蠕变疲劳性能研究

在对ＩＮ７３８ＬＣ合金的含保载低周疲劳试验中发现，蠕变变形的增加导致了疲劳寿命的降低，在对试样的微观检验中未见有典型晶界孔洞型蠕变损伤，而多见的碳化物及晶界的氧化，所有的裂纹都在试样表面萌生并沿着扩展，因此，在蠕变载荷下晶界氧化是一种可能的蠕变损伤，这里运用Ｄａｎｚｅｒ关系讨论了损伤的机理，并对实验结果进行了较理想的解释。     

单晶高温合金蠕变行为研究现状

综述了国内外单晶高温合金蠕变行为研究现状,分析了蠕变行为中γ′相定向粗化机理、蠕变各向异性和蠕变过程中位错演化问题,探讨了单晶高温合金蠕变行为的研究方向.     

Ti-55511合金高温蠕变行为TEM分析

文章结合Ti-55511钛合金的高温工作环境进行了4组蠕变实验:400℃200MPa、400℃300MPa、500℃200MPa以及500℃300MPa。蠕变后,使用透射电镜实验观察了蠕变后样品的微观组织。结果表明:高温高应力状态下,位错攀移在蠕变过程中占主导地位;在高温低应力或低温高应力状态下,合金蠕变过程主导机制为位错滑移;当温度较低,应力相对较低时,合金蠕变过程中主导机制为晶界扩散机制。     

镍基高温合金K417热机械疲劳行为

主要研究了Ｋ４１７高温合金在不同实验条件下的热机械疲劳（ＴＭＦ）行为。在计算机辅助控制伺服液压疲劳实验机上进行了同相和反相热机械疲劳实验。实验结果表明，与等温低周疲劳性能相比较，无论是同相和反相的热机械疲劳均使寿命大大降低，不同相位对ＴＭＦ性能产生不同的影响，此外，对于热机械疲劳过程中的塑性应变分量中的时间相关相（蠕变）和非时间相关相（纯塑性变形）应当分别进行考虑，这样才能对该合金的热机械疲劳行为有更加准确的认识。最后用ＳＥＭ对不同试验条件下的断口进行了详细观察，并对其微观断裂机制进行了分析和探讨。     

一种低成本镍基铸造高温合金的高温力学行为

研究了一种无钴镍基铸造高温合金K46的高温拉伸、蠕变和持久性能,并与K412合金进行了比较.结果表明,K46合金的高温拉伸和高温持久强度均高于K412合金,但前者成本低于后者.K46合金在950℃高温下仍具有强度和塑性,足以保证K46合金的安全使用.K46合金的高温拉伸蠕变曲线表现出非常长的稳态蠕变阶段,而较高的蠕变塑性来自于加速蠕变阶段.K46合金的蠕变机制受位错通过γ′沉淀相的攀移过程所控制.K46合金的拉伸、蠕变和持久断裂都表现出沿晶(枝晶间)特征.     

镍基高温合金设计的研究进展

简述了近年来高温合金设计的研究进展,分析和讨论了蠕变性能、微观组织稳定性、铸造性能、密度和成本等方面因素在合金设计中的影响。并具体论述了相计算方法、d电子理论、多元回归法、相图计算方法等高温合金设计方法的设计思路、理论基础及应用。最后,结合高温合金的使用要求,对未来高温合金设计的研究方向和发展趋势进行了探讨和展望。     

镍基单晶高温合金的再结晶

镍基单晶高温合金作为先进发动机叶片的主要用材,其再结晶问题日益受到重视.本文综述了热处理温度、热处理时间、变形程度及合金成分等多种因素对镍基单晶高温合金再结晶的影响规律,分析了镍基单晶高温合金再结晶对其蠕变和疲劳性能的影响,并讨论了回复处理及浸蚀直接去除表面变形层、渗碳和表面涂层等控制再结晶的方法.最后,指出了镍基单晶...     

[110]取向DD3镍基单晶合金的组织结构及蠕变行为

通过蠕变曲线的测定及微观组织观察,研究了[110]取向镍基单晶合金的组织结构与蠕变行为。结果表明,经完全热处理后,合金中立方γ′相沿〈100〉取向规则排列;蠕变期间合金中形成筏状γ′相的取向与应力轴方向成45°角,蠕变后期在近断口区域筏状γ′相发生扭折。在1040℃、137MPa条件下,合金在稳态蠕变期间具有较高的应变速率和较短的蠕变寿命,而蠕变期间的变形特征是位错在γ基体通道中滑移和剪切筏状γ′相;其中,γ′相形成筏状结构后,沿与应力轴成45°角的基体通道承受最大剪切应力,使蠕变位错易于在基体通道中滑移,是使合金具有较大应变速率的主要原因。     

长余辉荧光材料余辉亮度的测量

本文介绍了一种用于测量长余辉荧光材料荧光亮度的装置,对于长余辉荧光材料的余辉亮度的测量方法进行了研究,并分析了测量中的不确定度因素.     

镍基单晶合金蠕变第一阶段性能晶体取向相关性研究

根据镍基单晶合金材料细观结构的定向特点，提出了分析蠕变第一阶段性能晶体取向相关性的细观单元模型。对由晶格错配度和热不协调性所产生的内应力进行了模型分析，用镍基单晶合金ＤＤ３单晶平板８５０和９５０℃实验测量了内应力的宏观响应，并在推导一解析解的基础上，确定模型参数，给合（００１）、（０１１）、（１１１）取向圆棒拉伸试样试验和晶体滑移有限元蠕变分析表明，蠕变第一阶段的晶体取向相关性可以归于以下三个因素     

长余辉荧光材料余辉亮度的测量

本文介绍了一种用于测量长余辉荧光材料荧光亮度的装置,对于长余辉荧光材料的余辉亮度的测量方法进行了研究,并分析了测量中的不确定度因素。     

第二代单晶高温合金DD6长期时效后的拉伸性能

研究了第二代单晶高温合金DD6长期时效后的拉伸性能.结果表明:980℃长期时效后,[001]取向DD6合金760℃条件下保持了良好的高温拉伸性能;时效1000 h,抗拉强度仍然大于1000MPa,屈服强度接近900MPa;γ'相的变化对DD6合金760℃条件下的拉伸性能没有明显影响.     

一种含4.2%Re单晶镍基合金的蠕变行为与组织演化规律

通过蠕变曲线测定及组织形貌观察,研究了一种含4.2%Re镍基单晶合金的蠕变行为和组织演化规律。结果表明:单晶合金在试验的温度和应力范围内,对施加应力和温度有明显的敏感性,并测算出合金在稳态蠕变期间的激活能和应力指数。在蠕变初期,合金中γ′相沿垂直于应力轴方向形成N-型筏状结构,蠕变断裂后在远离断口区域形成的筏状γ′相逐渐转变成扭曲形态,在近断口区域的筏状组织转变成与施加应力轴方向呈近45°角度倾斜。合金在稳态蠕变期间的变形机制是位错攀移越过γ′相,位错的攀移通过割阶沿位错线运动而逐步实现;而在蠕变后期,合金的变形机制是位错剪切筏状γ′相。     

一种GH4169镍基合金的组织结构与蠕变性能

通过对一种等温锻造GH4169镍基合金进行直接时效处理,蠕变性能测试及组织形貌观察,研究了该合金的组织结构与蠕变行为。结果表明,GH4169合金的组织结构由γ基体,γ′相、γ″相和δ相组成,且各相之间保持共格界面。测定出合金在660℃/700MPa条件下的蠕变寿命为123h。合金在680℃/700MPa的蠕变寿命为39h,在实验温度和应力范围内,计算出直接时效合金的蠕变激活能为588.0kJ/mol。合金在蠕变期间的变形机制是位错滑移和孪晶变形,其中,沿晶界析出的粒状碳化物,可抑制晶界滑移,是使合金具有较好蠕变抗力的主要原因。随蠕变进行,开动的滑移系中位错运动至晶界受阻,并塞积于该区域引起应力集中,当应力集中值大于晶界的结合强度时,可促使其在与应力轴垂直的晶界处发生裂纹的萌生与扩展,直至断裂,是合金在蠕变期间的断裂机制。     

温度对18Ni（350）马氏体时效钢蠕变性能的影响

研究了１８Ｎｉ（３５０）马氏体时效钢在温度在９０～１５０℃下的蠕变特性，结果表明，在一定的应力下，第二阶段的蠕变速率随温度的增加而增加，第二阶段的蠕变速率可表示为：ε＝４．３×１０＾－３ｅｘｐ（－２６．６ｋＪ／ＲＴ）。     

热循环拉伸SiCw／6061Al复合材料变形与断裂行为研究

研究了热循环拉伸ＳｉＣｗ／６０６１Ａｌ复合材料变形与断裂过程，结果表明，热循环产生的界面应力有且于ＳｉＣｗ／６０６１Ａｌ复合材料的塑性变形；热循环低应力拉伸变形主要是位错的攀移；快速冷却时的过饱和空位既有助于位错的攀移，又能促进孔洞长大。