發(fā)布時(shí)間：2018-05-22 10:44

  本文選題：鈷基高溫合金 + 鉭��； 參考：《北京科技大學(xué)》2015年博士論文

【摘要】：近年來(lái),γ’相強(qiáng)化Co-Al-W基合金的發(fā)現(xiàn)為發(fā)展新型鈷基高溫合金開(kāi)辟了新的道路,并迅速成為國(guó)際高溫合金界的研究熱點(diǎn)。然而,由于Co-Al-W基合金的γ’相溶解溫度較低且γ/γ’兩相區(qū)較窄,如何提高γ’相溶解溫度并在服役溫度下保持長(zhǎng)時(shí)組織穩(wěn)定性是發(fā)展此類合金的首要問(wèn)題。同時(shí),發(fā)展高性能新型鈷基高溫合金亟需深入理解其變形機(jī)制,特別是更高溫度的蠕變行為。由于該類鈷基高溫合金研發(fā)時(shí)間較短,相關(guān)研究非常有限,并且缺乏熱力學(xué)數(shù)據(jù)庫(kù)的支持,為上述問(wèn)題的解決帶來(lái)了挑戰(zhàn)。 本論文在前期三元合金研究的基礎(chǔ)上,選擇并分析了Ta、Ti、Nb、Mo和V等五種合金化元素對(duì)Co-9A1-10W基合金四元合金γ’相溶解溫度、γ/γ’兩相組織演變、二次相析出及長(zhǎng)大的影響�；诤辖鸹貙�(duì)γ’相溶解溫度和組織穩(wěn)定性影響的規(guī)律性認(rèn)識(shí),進(jìn)一步研究了Ta和Ti的單獨(dú)及交互作用對(duì)成分分配行為、錯(cuò)配度、高溫長(zhǎng)時(shí)組織演變和高溫蠕變行為的影響,分析并闡明Co-Al-W-Ta-Ti單晶高溫合金蠕變機(jī)理。 合金化元素對(duì)顯微組織影響的研究表明：Ta、Ti和Nb均不同程度地提高Co-9Al-10W基合金的γ’相溶解溫度,其中Ta和Ti的提高作用最為顯著。900℃時(shí)效后各個(gè)四元合金的γ’相體積分?jǐn)?shù)均在74-83%之間,與基礎(chǔ)合金沒(méi)有明顯差異。Ta、Nb和Mo顯著促進(jìn)了熱處理后二次相μ相和x相的析出,并且這些二次相的析出量隨合金化元素含量的提高而明顯增多。 在合金化元素對(duì)γ’相溶解溫度和組織穩(wěn)定性作用研究的基礎(chǔ)上,設(shè)計(jì)了含有Ta和Ti的Co-7Al-8W基系列合金,并成功使用定向凝固工藝制備了鈷基單晶合金,研究了Ta和Ti的單獨(dú)及交互作用對(duì)單晶合金組織穩(wěn)定性和高溫蠕變行為的影響。結(jié)果表明：新型鉆基高溫合金的凝固偏析程度較低,不易形成凝固缺陷,適合制備大尺寸的單晶材料。4at.%Ti比1at.%Ta更顯著提高γ’相溶解溫度和丫’相體積分?jǐn)?shù),兩者的交互作用進(jìn)一步提高了γ’相溶解溫度和體積分?jǐn)?shù)。在Ta和Ti的共同作用下,W、Ta和Ti等大原子半徑元素優(yōu)先進(jìn)入γ’相,從而提高γ’相的晶格常數(shù),產(chǎn)生正的γ/γ’兩相錯(cuò)配度。含Ta和Ti的五元合金經(jīng)1050℃/1000h長(zhǎng)期時(shí)效后依然保持γ/γ’兩相結(jié)構(gòu),γ’體積分?jǐn)?shù)大于60%,組織穩(wěn)定性顯著優(yōu)于已報(bào)道的同類合金。 高溫蠕變行為的研究結(jié)果表明：含Ta和Ti的五元合金在1000℃左右的蠕變行為由初始蠕變、穩(wěn)態(tài)蠕變和加速蠕變?nèi)齻�(gè)階段組成。其在10000C/137MPa的蠕變性能超過(guò)已報(bào)道蠕變壽命最長(zhǎng)的同類合金,并且在982℃/248MPa條件下的蠕變壽命介于第一代和第二代鎳基單晶高溫合金之間。在正錯(cuò)配度導(dǎo)致的共格應(yīng)力和外加拉應(yīng)力的疊加作用下,γ’相在蠕變過(guò)程中沿應(yīng)力軸方向發(fā)生定向粗化,形成平行于應(yīng)力軸方向的筏排組織。穩(wěn)態(tài)蠕變階段的主要位錯(cuò)結(jié)構(gòu)為γ/γ’兩相界面位錯(cuò)網(wǎng)絡(luò)、γ’相中的層錯(cuò)和反相疇界。分析表明,筏排組織中連續(xù)的γ/γ’兩相界面,位錯(cuò)切割γ’相形成的層錯(cuò)和反相疇界,以及γ’相中的位錯(cuò)交截阻礙了位錯(cuò)運(yùn)動(dòng),提供了蠕變抗力。
[Abstract]:In recent years , the discovery of 緯 ' - phase strengthened Co - Al - W base alloy has opened up a new way for the development of new cobalt - based high - temperature alloys , and has rapidly become a hot spot in international high - temperature alloys . However , it is urgent to develop high - performance cobalt - based high - temperature alloys .

The effects of Ta , Ti , Nb , Mo and V on 緯 ' phase dissolution temperature , 緯 / 緯 ' phase microstructure evolution , secondary phase precipitation and growth of Co - 9Al - W - Ta - Ti single crystal superalloy have been further studied . The creep mechanism of Co - Al - W - Ta - Ti single crystal superalloy is analyzed .

The effects of alloying elements on microstructure showed that Ta , Ti and Nb increased the 緯 ' phase dissolution temperature of Co - 9Al - 10 W base alloy , and the increase of Ta and Ti was the most significant . The 緯 ' phase volume fraction of each quaternary alloy was between 74 and 83 % after aging at 900 鈩，

本文編號(hào)：1921742