本文關(guān)鍵詞：鎳鈷基高溫合金拉伸微觀變形機制的電子顯微學(xué)研究

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【摘要】：高溫合金以其優(yōu)良的高溫力學(xué)性能在航空航天領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用,而其力學(xué)性能受到材料的微觀結(jié)構(gòu)、化學(xué)成分、加工工藝等多種因素的影響。為了開發(fā)性能更優(yōu)異的材料,必須對材料的微觀變形機制有較為詳細的了解。本文選取了兩種渦輪盤用高溫合金作為實驗材料,采用透射電子顯微學(xué)方法,分別研究了γ’析出相和變形溫度對合金拉伸微觀變形機制的影響。(一)對于γ’相體積分?jǐn)?shù)較低(～15%)的富鈷鎳基高溫合金,通過改變時效熱處理的時間,得到了一系列具有不同γ’析出相尺寸的樣品。對樣品在500℃以4×10-4s-1的應(yīng)變速率進行拉伸變形。斷裂后的試樣制作成透射樣品進行觀察,分析γ’析出相尺寸變化對合金微觀變形機制的影響。觀察分析結(jié)果表明：隨著時效時間的增加,樣品中γ’析出相的平均尺寸逐漸增大,且增長的速度逐漸減慢,而其化學(xué)成分隨著時效時間的變化改變不大；隨著γ’析出相平均尺寸的增加,合金中主要的變形機制首先從1/2110位錯對夾著反相疇切割γ’析出相轉(zhuǎn)變?yōu)?/6112位錯連著堆垛層錯切割γ’析出相,然后轉(zhuǎn)變?yōu)?/2110位錯以O(shè)rowan機制繞過析出相,對應(yīng)兩次變形機制轉(zhuǎn)變的Y’析出相的平均尺寸分別為15nnm和25nnm；在堆垛層錯較多的樣品中還觀察到了一些變形微孿晶,根據(jù)孿晶出現(xiàn)的特點,判斷變形微孿晶是由堆垛層錯演變而來的。(二)對于γ’相體積分?jǐn)?shù)較高(-45%)的鎳鈷基高溫合金,在不同的溫度下以3×10-4s-1的應(yīng)變速率進行拉伸變形,采用的溫度范圍從室溫到760℃(接近渦輪盤工作的最高溫度)。拉斷后的樣品采用透射電子顯微鏡進行觀察,分析其微觀變形機制。研究結(jié)果表明：隨著變形溫度的增加,一次Y’相中的缺陷組態(tài)在不斷發(fā)生變化,在室溫變形時,一次丫’相中缺陷很少,隨著溫度升高,一次γ’相中先后出現(xiàn)堆垛層錯和高密度的變形微孿晶；在400℃和650℃變形時,限制在一次γ’相中位于不同滑移系的堆垛層錯之間存在較多的交割,形成了較多Lomer-Cottrell鎖的缺陷組態(tài),這在一定程度上抑制了層錯的擴展,強化了材料；在725℃和760℃變形的樣品中,堆垛層錯和高密度的變形微孿晶之間也存在較多的交割,這種交割的作用類似于Lomer-Cottrell鎖,既限制了堆垛層錯的擴展,也阻礙了變形孿晶的加長和片層增厚；對于γ’析出相中變形微孿晶的形成機制進行分析,發(fā)現(xiàn)這一過程受溫度影響較大,在溫度較高,原子運動較為劇烈的條件下更容易發(fā)生,微孿晶的形核過程可以概括為“滑移——原子擴散、重排——相鄰{111}晶面滑移”,孿晶形核后,可以以類似的方式進行片層加厚,形成幾層至幾十層厚的變形微孿晶。
【關(guān)鍵詞】：鎳鈷基高溫合金 透射電子顯微學(xué) 微觀變形機制 γ’析出相尺寸 溫度
【學(xué)位授予單位】：山東大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TG132.3
【目錄】：

• 摘要9-11
• ABSTRACT11-13
• 第1章 緒論13-33
• 1.1 前言13
• 1.2 高溫合金的主要組成相13-15
• 1.3 高溫合金中的主要缺陷15-27
• 1.3.1 γ相中的缺陷15-17
• 1.3.2 γ’相中的缺陷17-27
• 1.4 鎳鈷基高溫合金的研究現(xiàn)狀27-31
• 1.4.1 組織穩(wěn)定性28
• 1.4.2 拉伸性能28-29
• 1.4.3 蠕變性能29-30
• 1.4.4 疲勞性能30-31
• 1.5 本論文研究內(nèi)容及目的31-33
• 第2章 實驗材料和實驗方法33-43
• 2.1 實驗材料33-34
• 2.1.1 富鈷鎳基高溫合金33
• 2.1.2 鎳鉆基高溫合金33-34
• 2.2 實驗設(shè)備34-35
• 2.3 實驗方法35-43
• 2.3.1 透射樣品制備35-36
• 2.3.2 微觀結(jié)構(gòu)表征36-43
• 第3章 γ’析出相對富鈷鎳基高溫合金中溫變形機制的影響43-55
• 3.1 引言43
• 3.2 實驗方法43-44
• 3.3 實驗結(jié)果44-51
• 3.3.1 不同時效時間下沉淀相的形貌特征44-45
• 3.3.2 拉伸后材料的微觀結(jié)構(gòu)特征45-51
• 3.4 分析與討論51-54
• 3.4.1 γ’析出相對合金微觀變形機制的影響51-53
• 3.4.2 合金中變形孿晶的形成機制53-54
• 3.5 本章小結(jié)54-55
• 第4章 變形溫度對鎳鈷基高溫合金變形機制的影響55-67
• 4.1 引言55
• 4.2 實驗材料與方法55-56
• 4.3 材料的微觀結(jié)構(gòu)特征56-60
• 4.3.1 元素的分布特征56
• 4.3.2 變形后樣品的微觀結(jié)構(gòu)56-60
• 4.4 分析與討論60-65
• 4.5 本章小結(jié)65-67
• 第5章 結(jié)論67-69
• 參考文獻69-81
• 致謝81-83
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表論文83-84
• 學(xué)位論文評閱及答辯情況表84

【共引文獻】

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本文編號：561301