發(fā)布時間：2021-10-29 03:59

　　本文設計和制備一種4.5%Re及4.5%Re/3.0%Ru鎳基單晶合金,通過測定鑄態(tài)及熱處理態(tài)合金中各元素在枝晶間/干和γ/γ’兩相區(qū)域的濃度分布,研究了元素Re、Ru對元素偏析和濃度分布行為的影響;通過對4.5%Re合金和4.5%Re/3.0%Ru合金進行不同條件的蠕變性能測試、微觀組織觀察、位錯組態(tài)分析及元素在γ/γ’兩相濃度分布測定,研究了Ru對含Re單晶合金蠕變行為及元素在分布的影響;通過采用熱力學和TEM方法計算兩種合金在不同溫度的層錯能,結合組織觀察,研究了層錯能對合金蠕變期間變形機制的影響。結果表明,Re強烈偏析于枝晶干區(qū)域,可促進枝晶形核和增加枝晶數(shù)量。凝固期間,高熔點元素優(yōu)先凝固,并排斥Ni、Al等低熔點原子,致使枝晶間區(qū)域元素Ni、Al濃度增加,是鑄態(tài)4.5%Re合金共晶組織數(shù)量較多、尺寸較大的主要原因。Ru主要富集于枝晶間區(qū)域,可降低γ’相的析出溫度,導致Al、Ta等γ’相形成元素偏析于枝晶干區(qū)域的程度增加,并提高其他元素在枝晶間/干區(qū)域的偏析程度。含Ru合金經(jīng)完全熱處理后,Ru原子可占據(jù)Ni₃Al中Al的點陣位置,是元素Al、Ta和Ru在γ... 

【文章來源】：沈陽工業(yè)大學遼寧省

【文章頁數(shù)】：157 頁

【學位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 鎳基單晶高溫合金概述
        1.1.1 鎳基高溫合金概述
        1.1.2 鎳基單晶合金的發(fā)展
    1.2 鎳基單晶合金的組織結構
        1.2.1 γ相
        1.2.2 γ'相
        1.2.3 TCP相
        1.2.4 碳化物相
    1.3 鎳基單晶合金的強化機制
        1.3.1 固溶強化
        1.3.2 第二相(γ'相)強化
    1.4 鎳基單晶合金中元素的作用
        1.4.1 γ、γ'相形成元素
        1.4.2 固溶強化元素
    1.5 Re、Ru在鎳基單晶合金中的作用
        1.5.1 Re在鎳基單晶合金中的作用
        1.5.2 Ru在鎳基單晶合金中的作用
    1.6 蠕變期間的變形機制及影響因素
        1.6.1 蠕變期間的變形機制
        1.6.2 層錯能對變形機制的影響
    1.7 研究目的、意義及內容
第2章 元素Re、Ru對鎳基單晶合金成分偏析的影響
    2.1 引言
    2.2 實驗方法
        2.2.1 合金的制備及熱處理
        2.2.2 組織形貌觀察
        2.2.3 測量合金的枝晶間距
        2.2.4 測量元素的濃度分布
        2.2.5 測定晶格常數(shù)及錯配度
    2.3 實驗結果與分析
        2.3.1 元素Re、Ru對鑄態(tài)合金組織形貌的影響
        2.3.2 Re、Ru對鑄態(tài)合金元素偏析的影響
        2.3.3 熱處理對濃度分布的影響
        2.3.4 Re/Ru對γ/γ'兩相晶格常數(shù)及錯配度的影響
    2.4 討論
        2.4.1 Re、Ru對成分偏析影響的理論分析
        2.4.2 固溶時間影響元素偏析行為的理論分析
    2.5 本章小結
第3章 4.5%Re鎳基單晶合金的蠕變行為
    3.1 引言
    3.2 實驗材料及方法
        3.2.1 實驗材料制備及蠕變性能測試
        3.2.2 組織形貌觀察
        3.2.3 實驗設備
    3.3 實驗結果與分析
        3.3.1 固溶時間對合金高溫蠕變行為的影響
        3.3.2 固溶時間對組織演化與變形特征的影響
        3.3.3 合金的蠕變行為
        3.3.4 蠕變方程及相關參數(shù)
        3.3.5 蠕變期間的組織演化
        3.3.6 蠕變期間的微觀變形特征
        3.3.7 蠕變期間的損傷與斷裂機制
    3.4 討論
        3.4.1 位錯在γ基體通道中運動的影響因素
        3.4.2 γ'相內位錯分解的影響因素
    3.5 本章小結
第4章 Ru對4.5%Re鎳基單晶合金蠕變行為的影響
    4.1 引言
    4.2 實驗材料及方法
        4.2.1 材料制備及蠕變性能測試
        4.2.2 組織形貌觀察
    4.3 實驗結果與分析
        4.3.1 Ru對4.5%Re合金蠕變行為的影響
        4.3.2 蠕變期間的組織演化
        4.3.3 蠕變期間的變性特征
        4.3.4 蠕變期間的損傷與斷裂
    4.4 討論
        4.4.1 高溫蠕變期間變形機制的影響因素
        4.4.2 Ru提高合金蠕變抗力的理論分析
        4.4.3 中溫蠕變損傷與斷裂的理論分析
    4.5 本章小結
第5章 Re/Ru對元素在γ/γ'兩相濃度分布的影響
    5.1 引言
    5.2 實驗材料及方法
        5.2.1 實驗材料制備
        5.2.2 組織形貌觀察及γ'相體積分數(shù)測定
        5.2.3 蠕變性能測試
        5.2.4 γ/γ'兩相的濃度分布測定
    5.3 實驗結果與分析
        5.3.1 Re/Ru對γ'相形貌及體積分數(shù)的影響
        5.3.2 Re、Ru對元素在γ/γ'兩相濃度分布的影響
        5.3.3 Re、Ru對元素在近γ'/γ界面區(qū)域濃度分布的影響
        5.3.4 蠕變期間元素在γ/γ'兩相的分配行為
    5.4 討論
        5.4.1 Re對γ'相粗化及長大速率的影響
        5.4.2 Re、Ru影響元素濃度分布的理論分析
    5.5 本章小結
第6章 合金的層錯能及對蠕變性能的影響
    6.1 引言
    6.2 實驗方法
        6.2.1 建立熱力學模型
        6.2.2 蠕變性能測試及組織形貌觀察
        6.2.3 TEM方法測算合金層錯能
    6.3 熱力學及TEM方法計算層錯能
        6.3.1 熱力學方法計算層錯能模型
        6.3.2 計算合金的層錯能
        6.3.3 TEM法測算合金的層錯能
    6.4 層錯能對蠕變行為及變形機制的影響
        6.4.1 層錯能對蠕變行為的影響
        6.4.2 層錯能對蠕變期間變形機制的影響
    6.5 討論
        6.5.1 Ru降低合金層錯能的理論分析
        6.5.2 層錯能對蠕變機制的影響
    6.6 本章小結
第7章 結論
參考文獻
在學研究成果
致謝



本文編號：3463915