本文研究了鎳基單晶高溫合金在熱處理過程中的γ’相析出行為和高溫低應(yīng)力條件的蠕變力學(xué)行為,并基于CALPHAD方法對其動力學(xué)行為進(jìn)行了數(shù)值模擬。利用SEM和Image-Pro Plus圖像分析軟件對DD5和DD91合金在熱處理過程中γ’相尺寸、體積分?jǐn)?shù)和粒子數(shù)密度演化進(jìn)行統(tǒng)計分析。結(jié)果表明,在高溫和低溫時效熱處理過程中,立方狀γ’相的平均尺寸增長規(guī)律符合LSW理論,體積分?jǐn)?shù)上升,粒子數(shù)密度下降。由于合金在時效過程中未達(dá)到熱力學(xué)平衡態(tài),γ’相持續(xù)析出并呈現(xiàn)出“大吞小”的粗化特征,稱之為“偽粗化”或者“競爭性長大”。針對該現(xiàn)象,提出了一種基于經(jīng)典形核理論、擴(kuò)散定律和Gibbs-Thompson效應(yīng),可同時解釋析出過程中γ’相平均尺寸、體積分?jǐn)?shù)和粒子數(shù)密度演化的數(shù)值模型。模型中的熱力學(xué)參數(shù)如化學(xué)勢、擴(kuò)散系數(shù)和相成分分配可通過CALPHAD方法結(jié)合Thermo-Calc軟件計算得到。結(jié)果顯示該模型不僅能夠精準(zhǔn)預(yù)測時效過程中多組元合金體系γ’相尺寸、體積分?jǐn)?shù)和粒子數(shù)密度演化規(guī)律,而且能夠解釋準(zhǔn)粗化行為和元素偏析現(xiàn)象。利用SEM和TEM對DD5合金在高溫低應(yīng)力蠕變過程中發(fā)生的顯微組織演化和位錯運動機(jī)...

【文章頁數(shù)】：76 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第1章 緒論
    1.1 鎳基單晶高溫合金發(fā)展概述
    1.2 γ'相對合金性能影響概述
        1.2.1 體積分?jǐn)?shù)、尺寸以及形貌對力學(xué)性能的影響
        1.2.2 丫'相成分對合金性能的影響
    1.3 鎳基單晶高溫合金蠕變特征概述
    1.4 基于相圖計算的材料熱力學(xué)、動力學(xué)計算及應(yīng)用概述
    1.5 本文的研究意義、目的及內(nèi)容
第2章 時效熱處理中γ'相的析出行為
    2.1 引言
    2.2 實驗方案
        2.2.1 實驗材料
        2.2.2 單晶試樣的制備
        2.2.3 標(biāo)準(zhǔn)熱處理制度
        2.2.4 顯微組織的觀察
    2.3 實驗結(jié)果與討論
        2.3.1 固溶空冷后γ'相的形貌
        2.3.2 時效過程中γ‘相的析出行為
        2.3.3 γ'相的競爭性長大(偽粗化)行為
    2.4 本章小結(jié)
第3章 γ'相析出動力學(xué)的數(shù)值模擬
    3.1 引言
    3.2 γ'相析出動力學(xué)數(shù)值模型
        3.2.1 形核
        3.2.2 長大/溶解
        3.2.3 PSD模式
        3.2.4 溶質(zhì)守恒
    3.3 模型有效性驗證與結(jié)果討論
        3.3.1 γ'相粒子數(shù)密度、尺寸和體積分?jǐn)?shù)的演化
        3.3.2 γ和γ'相的成分演化
        3.3.3 準(zhǔn)粗化行為
        3.3.4 擬合參數(shù)敏感性分析
    3.4 本章小結(jié)
第4章 DD5合金的蠕變行為和動力學(xué)模擬
    4.1 引言
    4.2 實驗方案
    4.3 實驗結(jié)果與討論
        4.3.1 蠕變曲線特征
        4.3.2 γ/γ'兩相顯微組織結(jié)構(gòu)演化
        4.3.3 位錯結(jié)構(gòu)演化與變形機(jī)制
    4.4 蠕變動力學(xué)模型的建立
        4.4.1 變形抗力
        4.4.2 位錯增殖與湮沒
        4.4.3 位錯切過機(jī)制與筏化效應(yīng)
        4.4.4 物理參數(shù)的熱力學(xué)計算
        4.4.5 動力學(xué)模擬結(jié)果
    4.5 本章小結(jié)
第5章 主要結(jié)論
參考文獻(xiàn)
致謝
在讀期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文與取得的其他研究成果



本文編號：3837839