本文關(guān)鍵詞：不同取向某種鎳基單晶合金的蠕變行為及影響因素

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【摘要】：本文通過(guò)對(duì)不同取向某種鎳基單晶合金的蠕變性能測(cè)試和組織形貌觀(guān)察,研究了不同取向單晶合金的蠕變行為及影響因素；通過(guò)對(duì)不同取向合金進(jìn)行橫向預(yù)應(yīng)力處理,研究了預(yù)先筏形化對(duì)合金蠕變行為的影響；通過(guò)微觀(guān)形貌觀(guān)察和位錯(cuò)組態(tài)的衍襯分析,研究了[001]取向合金在中溫蠕變期間的變形機(jī)制。得出主要結(jié)論如下：不同取向單晶合金經(jīng)完全熱處理后,其組織結(jié)構(gòu)為立方γ'相以共格方式鑲嵌在γ基體,并沿100取向規(guī)則排列。其中,[011]取向合金中存在與[011]應(yīng)力軸成45°角的‘'roof"基體通道(γr(010)和γr(o01),及與應(yīng)力軸平行的"gable"基體通道Yg(100)。而[111]取向合金中存在與[111]取向成55°角的"semi-roof"基體通道γsr(001)、γsr(010)和γsr(100)。在室溫==1040℃溫度范圍內(nèi),合金中γ'/γ兩相具有負(fù)的錯(cuò)配度,且隨溫度提高,合金的錯(cuò)配度增大。在1040℃/137MPa穩(wěn)態(tài)蠕變期間,[001]取向合金中γ'相沿垂直于拉伸應(yīng)力軸方向形成類(lèi)篩網(wǎng)片層狀筏形組織,γ基體相充填在筏狀γ'相之間；[011]取向合金中γ'相沿[001]方向形成了一維類(lèi)纖維筏狀組織,7r(0011基體通道消失,而γr(010)和γg(100)基體通道得以保留；[111]取向合金中γ'相沿(010)晶面在二維形成片層狀筏形組織,γsr(010)基體通道得以保留。在施加載荷的高溫蠕變期間,不同晶面的晶格擴(kuò)張和收縮是合金中γ,相形態(tài)演化的重要原因。在1040℃/137MPa穩(wěn)態(tài)蠕變期間,不同取向單晶合金的變形機(jī)制均為位錯(cuò)在基體通道中運(yùn)動(dòng)。其中,位錯(cuò)攀移是[001]取向合金的主要變形機(jī)制,位錯(cuò)在7r(010)基體通道中滑移是[011]取向合金的主要變形機(jī)制,位錯(cuò)在γsT(010)基體通道中滑移和交滑移是[111]取向合金的主要變形機(jī)制。高溫穩(wěn)態(tài)蠕變期間,不同取向合金的內(nèi)摩擦應(yīng)力順序?yàn)棣襥[001]σi[111]σi[011],合金的蠕變抗力順序?yàn)閇001][111][011]。其中,[001]取向合金的有效蠕變激活能為Qe[001]= 281.32kJ/mol,穩(wěn)態(tài)蠕變期間的變形機(jī)制為擴(kuò)散控制的位錯(cuò)攀移,合金中γ'相沿(001)晶面形成的類(lèi)篩網(wǎng)片層狀筏形組織對(duì)位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)具有阻礙作用,是使其具有較大蠕變抗力的主要原因。[011]和[111]取向單晶合金的有效蠕變激活能分別為Qe[011]=146.87kJ/mol和Qe[111]=182.61kJ/mol,位錯(cuò)在基體通道中滑移和交滑移具有較小的阻力是合金具有較低蠕變抗力的主要原因。[001]取向單晶合金在760℃/760MPa和800℃/650MPa穩(wěn)態(tài)蠕變期間,切入γ'相的位錯(cuò)可發(fā)生分解,形成“a/3112不全位錯(cuò)+超點(diǎn)陣內(nèi)稟層錯(cuò)(SISF)+a/6112不全位錯(cuò)”的位錯(cuò)組態(tài)。其中,a/3112超肖克萊不全位錯(cuò)可擴(kuò)展進(jìn)入γ'相內(nèi),而a/6112肖克萊不全位錯(cuò)可滯留在γ'/γ兩相界面,SISF存在于兩不全位錯(cuò)之間；測(cè)定出合金在800℃的層錯(cuò)能是89.9mJ/m2,650MPa為該溫度下a/3112不全位錯(cuò)切入γ'相的門(mén)檻應(yīng)力。[001]取向單晶合金在760℃和800℃蠕變期間,剪切進(jìn)入γ'相的a110超位錯(cuò)可由{111}面交滑移至{100}面,形成具有非平面芯結(jié)構(gòu)的K-W位錯(cuò)鎖,是合金具有較好蠕變抗力的原因之一：而在850℃/500MPa蠕變期間,剪切進(jìn)入γ'相的a110超位錯(cuò)可分解,形成“(a/2)110不全位錯(cuò)+反相疇界(APB)”的位錯(cuò)組態(tài),高溫?zé)峒せ羁纱偈筀-W鎖中的位錯(cuò)重新激活,交滑移至{111}面,是合金在850℃蠕變期間K-W鎖消失的主要原因。[001]取向單晶合金在1040℃/180MPa沿[100]取向預(yù)壓縮處理38h,γ'相轉(zhuǎn)變成與[100]取向平行的類(lèi)纖維筏狀組織。有/無(wú)預(yù)壓縮該取向合金在980℃/200MPa穩(wěn)態(tài)蠕變期間的變形機(jī)制是位錯(cuò)在基體通道中滑移和攀移。與未預(yù)壓縮合金相比,預(yù)壓縮合金的微觀(guān)組織結(jié)構(gòu)有利于位錯(cuò)在基體通道中運(yùn)動(dòng),是預(yù)壓縮合金具有較低蠕變抗力的主要原因。[011]取向單晶合金在1040℃/180MPa沿[100]取向預(yù)壓縮38h,γ'相沿[100]取向形成類(lèi)纖維筏狀組織,可明顯提高合金的蠕變抗力,其中,合金在1040℃/137MPa和850℃/400MPa的蠕變壽命分別提高約123%和15倍。預(yù)壓縮合金中筏狀γ'相之間存在的瓶頸狀基體通道及“迷宮式”的組織結(jié)構(gòu),可提高位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)的阻力,是預(yù)壓縮[011]取向合金具有較好蠕變抗力的主要原因。與未預(yù)壓縮合金相比,預(yù)壓縮處理使合金枝晶干/間區(qū)域的γ'相尺寸增大,γ基體通道尺寸減小,可增大位錯(cuò)攀移距離,減小位錯(cuò)弓出的幾率。此外,蠕變期間,預(yù)壓縮合金中可開(kāi)動(dòng)更多的滑移系,其較強(qiáng)的應(yīng)變硬化效果是預(yù)壓縮合金具有較好蠕變抗力的重要原因。
【關(guān)鍵詞】：鎳基單晶合金 蠕變 微觀(guān)組織 變形機(jī)制 預(yù)壓縮 蠕變抗力
【學(xué)位授予單位】：沈陽(yáng)工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類(lèi)號(hào)】：TG132.3
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-13
• 第1章 緒論13-31
• 1.1 高溫合金概述13-14
• 1.2 鎳基單晶合金概述14-16
• 1.3 鎳基單晶合金的強(qiáng)化特點(diǎn)16-17
• 1.3.1 固溶強(qiáng)化16-17
• 1.3.2 第二相強(qiáng)化17
• 1.4 鎳基單晶合金的組織與性能17-20
• 1.4.1 合金的相組成17-18
• 1.4.2 微觀(guān)組織結(jié)構(gòu)的不均勻性18-20
• 1.5 鎳基單晶合金的蠕變行為20-27
• 1.5.1 合金的蠕變特征20-21
• 1.5.2 蠕變期間的變形機(jī)制21-23
• 1.5.3 蠕變各向異性23-25
• 1.5.4 蠕變期間位錯(cuò)網(wǎng)的形成與作用25-27
• 1.6 蠕變期間γ'相的組織演化27-29
• 1.6.1 γ'相的形筏27
• 1.6.2 γ'相形筏的影響因素27-28
• 1.6.3 γ'相形筏的驅(qū)動(dòng)力28-29
• 1.7 本課題的研究目的、意義及研究?jī)?nèi)容29-31
• 第2章 不同取向單晶合金的組織演化與內(nèi)摩擦應(yīng)力31-45
• 2.1 引言31-32
• 2.2 實(shí)驗(yàn)材料及方法32-33
• 2.2.1 不同取向單晶合金的制備32
• 2.2.2 組織形貌觀(guān)察32
• 2.2.3 X-ray衍射譜線(xiàn)測(cè)定及γ'/γ相晶格常數(shù)測(cè)算32
• 2.2.4 內(nèi)摩擦應(yīng)力的測(cè)量32-33
• 2.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析33-41
• 2.3.1 不同取向單晶合金的枝晶形態(tài)33-34
• 2.3.2 不同取向單晶合金的組織結(jié)構(gòu)34-36
• 2.3.3 不同溫度的晶格常數(shù)和錯(cuò)配度36-38
• 2.3.4 不同取向單晶合金蠕變期間的組織演化38-40
• 2.3.5 穩(wěn)態(tài)蠕變期間的內(nèi)摩擦應(yīng)力40-41
• 2.4 討論41-44
• 2.4.1 γ'相形態(tài)演化的理論分析41-43
• 2.4.2 組織結(jié)構(gòu)對(duì)內(nèi)摩擦應(yīng)力的影響43-44
• 2.5 本章小結(jié)44-45
• 第3章 不同取向單晶合金的蠕變行為45-69
• 3.1 引言45
• 3.2 實(shí)驗(yàn)材料及方法45-46
• 3.2.1 實(shí)驗(yàn)材料45-46
• 3.2.2 蠕變性能測(cè)試46
• 3.2.3 組織形貌觀(guān)察46
• 3.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析46-58
• 3.3.1 [001]取向合金的蠕變特征46-50
• 3.3.2 [011]取向合金的蠕變特征50-51
• 3.3.3 [111]取向合金的蠕變特征51-52
• 3.3.4 晶體取向?qū)θ渥兛沽Φ挠绊?/span>52-54
• 3.3.5 不同取向單晶合金的變形特征54-58
• 3.4 不同取向單晶合金蠕變抗力的理論分析58-63
• 3.4.1 不同取向單晶合金蠕變抗力的影響因素58-60
• 3.4.2 [001]取向合金變形機(jī)制的理論分析60-61
• 3.4.3 [011]取向合金變形機(jī)制的理論分析61-62
• 3.4.4 [111]取向合金變形機(jī)制的理論分析62-63
• 3.4.5 不同取向合金蠕變抗力的理論分析63
• 3.5 蠕變方程及相關(guān)參數(shù)63-68
• 3.5.1 穩(wěn)態(tài)蠕變期間的表觀(guān)蠕變參數(shù)63-66
• 3.5.2 有效蠕變參數(shù)66-67
• 3.5.3 有效蠕變參數(shù)與變形機(jī)制的依賴(lài)關(guān)系67-68
• 3.6 本章小結(jié)68-69
• 第4章 中溫蠕變期間的變形機(jī)制69-80
• 4.1 引言69-70
• 4.2 實(shí)驗(yàn)材料及方法70
• 4.2.1 實(shí)驗(yàn)材料70
• 4.2.2 蠕變性能測(cè)試和組織形貌觀(guān)察70
• 4.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析70-75
• 4.3.1 合金的蠕變特征70-71
• 4.3.2 穩(wěn)態(tài)蠕變期間的變形特征71-72
• 4.3.3 位錯(cuò)組態(tài)的衍襯分析72-75
• 4.4 討論75-79
• 4.4.1 變形機(jī)制的理論分析75-78
• 4.4.2 蠕變期間形成的K-W鎖78-79
• 4.5 本章小結(jié)79-80
• 第5章 橫向預(yù)壓縮對(duì)[001]取向合金蠕變行為的影響80-95
• 5.1 引言80-81
• 5.2 實(shí)驗(yàn)材料及方法81-82
• 5.2.1 實(shí)驗(yàn)材料81
• 5.2.2 預(yù)壓縮設(shè)備和工藝81-82
• 5.2.3 蠕變性能測(cè)試和組織形貌觀(guān)察82
• 5.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析82-90
• 5.3.1 壓縮蠕變曲線(xiàn)82-83
• 5.3.2 預(yù)壓縮處理合金的組織結(jié)構(gòu)83-84
• 5.3.3 預(yù)壓縮對(duì)蠕變行為的影響84-86
• 5.3.4 蠕變期間的組織演化86-89
• 5.3.5 穩(wěn)態(tài)蠕變期間的變形機(jī)制89-90
• 5.4 討論90-94
• 5.4.1 γ'相形態(tài)演化的理論分析90-92
• 5.4.2 組織演化驅(qū)動(dòng)力的理論分析92-93
• 5.4.3 橫向預(yù)壓縮對(duì)蠕變性能的影響93-94
• 5.5 本章小結(jié)94-95
• 第6章 橫向預(yù)壓縮對(duì)[011]取向合金蠕變行為的影響95-112
• 6.1 引言95
• 6.2 實(shí)驗(yàn)材料及方法95-96
• 6.2.1 實(shí)驗(yàn)材料95
• 6.2.2 預(yù)壓縮設(shè)備和工藝95-96
• 6.2.3 蠕變性能測(cè)試和組織形貌觀(guān)察96
• 6.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析96-104
• 6.3.1 合金組織結(jié)構(gòu)的不均勻性96-97
• 6.3.2 預(yù)壓縮合金的組織結(jié)構(gòu)97-99
• 6.3.3 預(yù)壓縮對(duì)蠕變行為的影響99-100
• 6.3.4 不同狀態(tài)合金在蠕變期間的組織演化100-103
• 6.3.5 穩(wěn)態(tài)蠕變期間的變形機(jī)制103-104
• 6.4 討論104-110
• 6.4.1 預(yù)壓縮處理期間元素的定向擴(kuò)散104-106
• 6.4.2 蠕變期間γ'相的形態(tài)演化106-107
• 6.4.3 組織結(jié)構(gòu)對(duì)蠕變行為的影響107-110
• 6.4.4 可開(kāi)動(dòng)滑移系對(duì)合金蠕變行為的影響110
• 6.5 本章小結(jié)110-112
• 第7章 結(jié)論112-114
• 參考文獻(xiàn)114-124
• 附錄A 預(yù)壓縮及蠕變期間γ'/γ兩相界面面積的變化124-126
• 在學(xué)研究成果126-128
• 致謝128

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2 趙玉祥;渦輪葉片用單晶合金[J];機(jī)械工程材料;1985年05期

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6 孫躍軍;張軍;于勇;;一種鎳基單晶合金的凝固行為[J];熱加工工藝;2010年19期

7 陳石卿;俄羅斯對(duì)兩種鎳基單晶合金的對(duì)比研究[J];航空制造工程;1996年10期

8 田素貴,周惠華,張靜華,徐永波,楊洪才;一種單晶Ni基合金的組織結(jié)構(gòu)與力學(xué)性能[J];沈陽(yáng)工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào);1997年02期

9 陳石卿;高蠕變強(qiáng)度的單晶合金[J];上海鋼研;2002年02期

10 孫躍軍;尚勇;姜曉琳;;一種鎳基單晶合金在不同溫度下的蠕變變形機(jī)理[J];兵器材料科學(xué)與工程;2012年06期

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1 施惠基;馬顯鋒;;各向異性鎳基單晶合金高溫疲勞實(shí)驗(yàn)和損傷機(jī)理分析[A];第十三屆全國(guó)實(shí)驗(yàn)力學(xué)學(xué)術(shù)會(huì)議論文摘要集[C];2012年

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3 李影;;高溫下DD6單晶合金低周期疲勞壽命預(yù)測(cè)[A];全國(guó)第八屆熱疲勞學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2004年

4 魏麗;馬岳;宮聲凱;;熱處理對(duì)一種Ni_3Al基單晶合金組織的影響[A];2011中國(guó)材料研討會(huì)論文摘要集[C];2011年

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7 李明;宋盡霞;李樹(shù)索;;B和C含量對(duì)Ni_3Al基單晶合金IC6SX長(zhǎng)期時(shí)效的影響[A];2011中國(guó)材料研討會(huì)論文摘要集[C];2011年

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7 于莉麗;不同取向鎳基單晶合金的蠕變行為與微觀(guān)變形機(jī)制[D];沈陽(yáng)工業(yè)大學(xué);2010年

8 李明;基于微觀(guān)單胞模型的鎳基單晶合金低周疲勞壽命灰色預(yù)測(cè)[D];湖南工業(yè)大學(xué);2012年

9 張幸明;鎳基單晶合金磨削的表面完整性研究[D];東北大學(xué);2013年

10 杜洪強(qiáng);預(yù)壓縮處理對(duì)鎳基單晶合金組織與性能的影響[D];沈陽(yáng)工業(yè)大學(xué);2007年

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