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元素Re对镍基合金组织及性能的影响

作　者: 梁福顺
导　师: 田素贵；尚丽娟
学　校: 沈阳工业大学
专　业: 材料物理与化学
关键词: 单晶镍基合金元素Re TCP相蠕变组织演化
分类号: TG146.15
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

本文采用Md法和Nv法设计了2种不同Re含量的单晶镍基合金,并对合金中析出TCP相的倾向进行了预测和验证。通过对制备的单晶合金进行热处理、蠕变曲线测定及组织形貌观察,研究了热处理、TCP相对单晶合金蠕变行为的影响。结果表明,确定出Md和Nv方法预测含Re镍基合金中有TCP相析出的临界值分别为：Md>0.987和Nv>2.25；其中4.5%Re合金在高温时效期间,有TCP相沿{111}<110>取向呈片状析出,随时效时间延长,TCP相可转变成球状形态。4.2%Re合金经1320℃高温固溶处理,可大幅度降低合金中枝晶间/臂区域的成分偏析,经高温固溶冷却后,合金中的γ’相呈现组合蝶形形态,经1100℃时效后,尺寸约为0.45μm的立方γ’相以共格方式嵌镶在γ基体中,随时效温度提高,γ’相已过分长大。与4.2%Re合金相比,4.5%Re合金在中温高应力蠕变期间无TCP相析出,具有较好的蠕变抗力,其变形机制是位错剪切γ’相,其中,切入γ’相内的<110>超位错发生分解,形成(1/3)<112>超肖克莱不全位错加层错的位错组态,可抑制位错的交滑移,是使合金具有较好蠕变抗力和较长蠕变寿命的原因。在高温蠕变期间,4.5%Re合金中有TCP相析出,由于TCP相发生球化转变,仅较小幅度降低合金的蠕变寿命。与4.5%Re合金相比,4.2%Re合金在高温低应力下有较好的蠕变抗力和较长的蠕变寿命,主要原因是,蠕变期间形成具有较高强度的筏状γ’相与应力轴方向垂直,可有效阻碍位错运动。4.2%Re合金在高温低应力蠕变期间,在最大切应力作用下,迹线方为[0 11]和[011]的超位错切入筏状γ’相,其中,主次滑移系交替开动,使筏状γ’相扭折,位错剪切γ’相的数量增加,直至发生蠕变断裂,是合金在蠕变后期的主要变形机制

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-10
第一章绪论  10-26
  1.1 高温合金的性能特征、用途和发展  10-11
  1.2 单晶镍基高温合金  11-18
    1.2.1 单晶镍基合金的地位  11-12
    1.2.2 单晶镍基合金的特点  12-13
    1.2.3 单晶镍基合金中元素的作用  13-15
    1.2.4 元素Re在镍基单晶合金中的作用  15-17
    1.2.5 单晶镍基合金的相组成  17-18
  1.3 单晶镍基合金的强化机理  18-20
    1.3.1 固溶强化  18-19
    1.3.2 第二相强化  19
    1.3.3 其它强化方式  19-20
  1.4 单晶Ni基合金的发展状况  20-21
    1.4.1 国外单晶镍基合金的发展  20-21
    1.4.2 国内单晶镍基合金的发展  21
  1.5 单晶镍基合金的研究现状  21-24
    1.5.1 无Re的单晶镍基合金的研究现状  21-22
    1.5.2 含Re单晶镍基合金的研究现状  22-24
  1.6 本课题的目的、意义及研究内容  24-26
第二章实验材料与方法  26-28
  2.1 实验材料及样品制备  26
  2.2 实验所需要的设备  26-27
  2.3 实验内容及方法  27-28
    2.3.1 含Re单晶合金的热处理  27
    2.3.2 单晶合金的微观组织观察  27
    2.3.3 合金的蠕变性能测试  27
    2.3.4 蠕变激活能及应力指数的测定  27
    2.3.5 变形机制及蠕变各阶段组织形貌分析  27-28
第三章实验结果与分析  28-57
  3.1 单晶镍基合金的成分设计  28-30
    3.1.1 电子空位法  28-29
    3.1.2 Md法  29-30
  3.2 单晶合金的制备及热处理工艺的制定  30-32
    3.2.1 单晶合金的制备  30-31
    3.2.2 热处理工艺的制定  31-32
  3.3 热处理对镍基合金组织结构与成分偏析的影响  32-36
    3.3.1 热处理对镍基合金组织形貌的影响  32-33
    3.3.2 固溶温度对枝晶臂/间成分偏析的影响  33-34
    3.3.3 热处理期间组织演化的理论分析  34-36
  3.4 TCP相的形貌及演化特征  36-39
    3.4.1 TCP相的形貌特征  36-37
    3.4.2 TCP相在时效期间的演化  37-38
    3.4.3 TCP相的结构特征  38-39
  3.5 中温高应力条件下的蠕变行为  39-44
    3.5.1 合金不同应力下蠕变行为及变形特征  39-40
    3.5.2 蠕变激活能及应力指数  40-42
    3.5.3 在中温蠕变期间的组织演化  42-43
    3.5.4 蠕变期间的微观变形特征  43-44
  3.6 高温低应力条件下的蠕变行为  44-51
    3.6.1 高温低应力的蠕变行为  44-47
    3.6.2 蠕变期间的组织演化  47-49
    3.6.3 蠕变期间的变形特征  49-51
  3.7 固溶温度及Re含量对合金蠕变性能的影响  51-57
    3.7.1 固溶温度对合金蠕变性能的影响  51-53
    3.7.2 Re含量对合金蠕变性能的影响  53-54
    3.7.3 Re含量对合金组织结构的影响  54-57
第四章结论  57-58
参考文献  58-62
在学研究成果  62-63
致谢  63

元素Re对镍基合金组织及性能的影响

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