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GH4169G合金的组织结构与蠕变行为

作 者: 刘臣
导 师: 田素贵;尚丽娟
学 校: 沈阳工业大学
专 业: 材料学
关键词: GH4169G合金 微量元素P、B 等温锻造 热处理 组织结构 蠕变 变形机制 断口
分类号: TG146
类 型: 硕士论文
年 份: 2012年
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内容摘要


本文通过对等温锻造GH4169G合金进行不同条件的热处理蠕变性能测试及组织形貌观察,研究了热处理制度对合金蠕变性能的影响;通过蠕变曲线的测定及变形合金的微观形貌观察,计算出不同工艺处理合金的蠕变激活能和应力指数,研究了不同状态合金在蠕变期间的变形与断裂机制。结果表明:ITF-GH4169G合金的晶粒尺寸约为15~20μm,其组织结构由γ基体、γ′、γ″、δ相及碳化物组成,经不同工艺热处理后,析出相具有不同的形态。经直接时效处理合金中沿晶界析出粒状δ相,经标准热处理,合金中沿晶界可析出大量针状和块状δ相,其中,δ相中富含Cr、Fe是使其具有针状形态的主要原因。与其它处理工艺相比较,经直接时效处理合金具有较好的蠕变抗力,测定出DA-GH4169G合金在660°C/650MPa条件下的蠕变寿命为295小时,在试验的温度和应力范围内,计算出该合金的蠕变激活能为:532.7kJ/mol。蠕变期间合金的变形机制是位错滑移和孪晶变形,测定出合金的孪晶面为{111},其中,微量P、B可促使沿晶界析出粒状碳化物相,并抑制晶界滑移,是使合金具有较好蠕变抗力的主要原因。在蠕变的后期,首先在样品表面出现单取向特征的滑移迹线,随蠕变进行,当激活另一滑移迹线或孪晶切过滑移迹线时,可改变原滑移迹线方向,或在原滑移迹线处形成滑移台阶。蠕变期间合金易于沿垂直于应力轴的晶界发生裂纹萌生,随蠕变进行,裂纹可沿垂直于应力轴的晶界扩展,或与应力轴方向成一定角度扩展,直至发生合金蠕变的沿晶断裂。与无P、B合金相比,GH4169G合金蠕变断裂的断口呈现非光滑表面,其中,添加微量P、B可提高合金晶界的结合强度,抑制晶界滑移,是改善合金蠕变抗力、致使蠕变断口呈现非光滑表面的主要原因。

全文目录


摘要  5-6
Abstract  6-10
第一章 绪论  10-24
  1.1 高温合金的发展  10-11
  1.2 镍基高温合金的发展  11-13
  1.3 GH4169 合金的发展  13-18
    1.3.1 GH4169 合金的国内外发展现状  13-15
    1.3.2 GH4169 合金的相组成  15
    1.3.3 GH4169 合金的热加工工艺  15-17
    1.3.4 GH4169G 的蠕变机制  17-18
  1.4 GH4169G 合金的发展  18-22
    1.4.1 磷对GH4169 合金晶界的强化作用  18-20
    1.4.2 磷的作用机理  20-21
    1.4.3 微量元素硼在GH4169 合金中的作用  21
    1.4.4 硼元素的作用机理  21
    1.4.5 微量元素磷、硼的交互作用  21-22
  1.5 课题目的、意义及研究内容  22-24
第二章 实验内容与方法  24-27
  2.1 实验材料及样品制备  24
  2.2 实验设备  24-25
  2.3 实验内容  25-27
    2.3.1 GH4169G 合金的热处理工艺  25
    2.3.2 不同制备工艺合金经直接时效后的蠕变曲线测定  25-26
    2.3.3 合金经长期时效处理后的蠕变曲线测定  26
    2.3.4 不同状态合金的组织形貌观察  26
    2.3.5 析出相的相鉴定及孪晶的指数标定  26-27
第三章 实验结果及分析  27-49
  3.1 GH4169G 合金的组织结构及相组成  27-35
    3.1.1 等温锻造GH4169G 合金的组织形貌  27
    3.1.2 热处理对合金组织形态的影响  27-31
    3.1.3 析出相中的成分分布  31-33
    3.1.4 合金中的相组成  33-35
  3.2 热处理对合金蠕变性能的影响  35-38
    3.2.1 直接时效处理合金的蠕变性能  35-36
    3.2.2 标准热处理合金的蠕变性能  36-37
    3.2.3 长期时效处理合金的蠕变性能  37
    3.2.4 热处理对合金蠕变性能的影响  37-38
  3.3 蠕变激活能和应力指数  38-40
    3.3.1 蠕变方程  38-39
    3.3.2 蠕变激活能和应力指数  39-40
  3.4 蠕变期间的变形特征  40-43
    3.4.1 不同状态合金的组织结构与变形特征  40-41
    3.4.2 合金中的碳化物  41-42
    3.4.3 蠕变期间的孪晶变形  42-43
  3.5 蠕变期间的断裂特征  43-49
    3.5.1 蠕变期间的表面滑移迹线  43-46
    3.5.2 蠕变断裂后的断口形貌  46-47
    3.5.3 断裂机制分析  47-49
第四章 结论  49-50
参考文献  50-53
在学研究成果  53-54
致谢  54

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中图分类: > 工业技术 > 金属学与金属工艺 > 金属学与热处理 > 金属材料 > 有色金属及其合金
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