含Re/Ru镍基单晶合金的蠕变行为及影响因素
发布时间：2021-10-29 03:59
本文设计和制备一种4.5%Re及4.5%Re/3.0%Ru镍基单晶合金,通过测定铸态及热处理态合金中各元素在枝晶间/干和γ/γ’两相区域的浓度分布,研究了元素Re、Ru对元素偏析和浓度分布行为的影响;通过对4.5%Re合金和4.5%Re/3.0%Ru合金进行不同条件的蠕变性能测试、微观组织观察、位错组态分析及元素在γ/γ’两相浓度分布测定,研究了Ru对含Re单晶合金蠕变行为及元素在分布的影响;通过采用热力学和TEM方法计算两种合金在不同温度的层错能,结合组织观察,研究了层错能对合金蠕变期间变形机制的影响。结果表明,Re强烈偏析于枝晶干区域,可促进枝晶形核和增加枝晶数量。凝固期间,高熔点元素优先凝固,并排斥Ni、Al等低熔点原子,致使枝晶间区域元素Ni、Al浓度增加,是铸态4.5%Re合金共晶组织数量较多、尺寸较大的主要原因。Ru主要富集于枝晶间区域,可降低γ’相的析出温度,导致Al、Ta等γ’相形成元素偏析于枝晶干区域的程度增加,并提高其他元素在枝晶间/干区域的偏析程度。含Ru合金经完全热处理后,Ru原子可占据Ni3Al中Al的点阵位置,是元素Al、Ta和Ru在γ...
【文章来源】：沈阳工业大学辽宁省
【文章页数】：157 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 镍基单晶高温合金概述
1.1.1 镍基高温合金概述
1.1.2 镍基单晶合金的发展
1.2 镍基单晶合金的组织结构
1.2.1 γ相
1.2.2 γ'相
1.2.3 TCP相
1.2.4 碳化物相
1.3 镍基单晶合金的强化机制
1.3.1 固溶强化
1.3.2 第二相(γ'相)强化
1.4 镍基单晶合金中元素的作用
1.4.1 γ、γ'相形成元素
1.4.2 固溶强化元素
1.5 Re、Ru在镍基单晶合金中的作用
1.5.1 Re在镍基单晶合金中的作用
1.5.2 Ru在镍基单晶合金中的作用
1.6 蠕变期间的变形机制及影响因素
1.6.1 蠕变期间的变形机制
1.6.2 层错能对变形机制的影响
1.7 研究目的、意义及内容
第2章 元素Re、Ru对镍基单晶合金成分偏析的影响
2.1 引言
2.2 实验方法
2.2.1 合金的制备及热处理
2.2.2 组织形貌观察
2.2.3 测量合金的枝晶间距
2.2.4 测量元素的浓度分布
2.2.5 测定晶格常数及错配度
2.3 实验结果与分析
2.3.1 元素Re、Ru对铸态合金组织形貌的影响
2.3.2 Re、Ru对铸态合金元素偏析的影响
2.3.3 热处理对浓度分布的影响
2.3.4 Re/Ru对γ/γ'两相晶格常数及错配度的影响
2.4 讨论
2.4.1 Re、Ru对成分偏析影响的理论分析
2.4.2 固溶时间影响元素偏析行为的理论分析
2.5 本章小结
第3章 4.5%Re镍基单晶合金的蠕变行为
3.1 引言
3.2 实验材料及方法
3.2.1 实验材料制备及蠕变性能测试
3.2.2 组织形貌观察
3.2.3 实验设备
3.3 实验结果与分析
3.3.1 固溶时间对合金高温蠕变行为的影响
3.3.2 固溶时间对组织演化与变形特征的影响
3.3.3 合金的蠕变行为
3.3.4 蠕变方程及相关参数
3.3.5 蠕变期间的组织演化
3.3.6 蠕变期间的微观变形特征
3.3.7 蠕变期间的损伤与断裂机制
3.4 讨论
3.4.1 位错在γ基体通道中运动的影响因素
3.4.2 γ'相内位错分解的影响因素
3.5 本章小结
第4章 Ru对4.5%Re镍基单晶合金蠕变行为的影响
4.1 引言
4.2 实验材料及方法
4.2.1 材料制备及蠕变性能测试
4.2.2 组织形貌观察
4.3 实验结果与分析
4.3.1 Ru对4.5%Re合金蠕变行为的影响
4.3.2 蠕变期间的组织演化
4.3.3 蠕变期间的变性特征
4.3.4 蠕变期间的损伤与断裂
4.4 讨论
4.4.1 高温蠕变期间变形机制的影响因素
4.4.2 Ru提高合金蠕变抗力的理论分析
4.4.3 中温蠕变损伤与断裂的理论分析
4.5 本章小结
第5章 Re/Ru对元素在γ/γ'两相浓度分布的影响
5.1 引言
5.2 实验材料及方法
5.2.1 实验材料制备
5.2.2 组织形貌观察及γ'相体积分数测定
5.2.3 蠕变性能测试
5.2.4 γ/γ'两相的浓度分布测定
5.3 实验结果与分析
5.3.1 Re/Ru对γ'相形貌及体积分数的影响
5.3.2 Re、Ru对元素在γ/γ'两相浓度分布的影响
5.3.3 Re、Ru对元素在近γ'/γ界面区域浓度分布的影响
5.3.4 蠕变期间元素在γ/γ'两相的分配行为
5.4 讨论
5.4.1 Re对γ'相粗化及长大速率的影响
5.4.2 Re、Ru影响元素浓度分布的理论分析
5.5 本章小结
第6章 合金的层错能及对蠕变性能的影响
6.1 引言
6.2 实验方法
6.2.1 建立热力学模型
6.2.2 蠕变性能测试及组织形貌观察
6.2.3 TEM方法测算合金层错能
6.3 热力学及TEM方法计算层错能
6.3.1 热力学方法计算层错能模型
6.3.2 计算合金的层错能
6.3.3 TEM法测算合金的层错能
6.4 层错能对蠕变行为及变形机制的影响
6.4.1 层错能对蠕变行为的影响
6.4.2 层错能对蠕变期间变形机制的影响
6.5 讨论
6.5.1 Ru降低合金层错能的理论分析
6.5.2 层错能对蠕变机制的影响
6.6 本章小结
第7章 结论
参考文献
在学研究成果
致谢
本文编号：3463915
【文章来源】：沈阳工业大学辽宁省
【文章页数】：157 页
【学位级别】：博士
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摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 镍基单晶高温合金概述
1.1.1 镍基高温合金概述
1.1.2 镍基单晶合金的发展
1.2 镍基单晶合金的组织结构
1.2.1 γ相
1.2.2 γ'相
1.2.3 TCP相
1.2.4 碳化物相
1.3 镍基单晶合金的强化机制
1.3.1 固溶强化
1.3.2 第二相(γ'相)强化
1.4 镍基单晶合金中元素的作用
1.4.1 γ、γ'相形成元素
1.4.2 固溶强化元素
1.5 Re、Ru在镍基单晶合金中的作用
1.5.1 Re在镍基单晶合金中的作用
1.5.2 Ru在镍基单晶合金中的作用
1.6 蠕变期间的变形机制及影响因素
1.6.1 蠕变期间的变形机制
1.6.2 层错能对变形机制的影响
1.7 研究目的、意义及内容
第2章 元素Re、Ru对镍基单晶合金成分偏析的影响
2.1 引言
2.2 实验方法
2.2.1 合金的制备及热处理
2.2.2 组织形貌观察
2.2.3 测量合金的枝晶间距
2.2.4 测量元素的浓度分布
2.2.5 测定晶格常数及错配度
2.3 实验结果与分析
2.3.1 元素Re、Ru对铸态合金组织形貌的影响
2.3.2 Re、Ru对铸态合金元素偏析的影响
2.3.3 热处理对浓度分布的影响
2.3.4 Re/Ru对γ/γ'两相晶格常数及错配度的影响
2.4 讨论
2.4.1 Re、Ru对成分偏析影响的理论分析
2.4.2 固溶时间影响元素偏析行为的理论分析
2.5 本章小结
第3章 4.5%Re镍基单晶合金的蠕变行为
3.1 引言
3.2 实验材料及方法
3.2.1 实验材料制备及蠕变性能测试
3.2.2 组织形貌观察
3.2.3 实验设备
3.3 实验结果与分析
3.3.1 固溶时间对合金高温蠕变行为的影响
3.3.2 固溶时间对组织演化与变形特征的影响
3.3.3 合金的蠕变行为
3.3.4 蠕变方程及相关参数
3.3.5 蠕变期间的组织演化
3.3.6 蠕变期间的微观变形特征
3.3.7 蠕变期间的损伤与断裂机制
3.4 讨论
3.4.1 位错在γ基体通道中运动的影响因素
3.4.2 γ'相内位错分解的影响因素
3.5 本章小结
第4章 Ru对4.5%Re镍基单晶合金蠕变行为的影响
4.1 引言
4.2 实验材料及方法
4.2.1 材料制备及蠕变性能测试
4.2.2 组织形貌观察
4.3 实验结果与分析
4.3.1 Ru对4.5%Re合金蠕变行为的影响
4.3.2 蠕变期间的组织演化
4.3.3 蠕变期间的变性特征
4.3.4 蠕变期间的损伤与断裂
4.4 讨论
4.4.1 高温蠕变期间变形机制的影响因素
4.4.2 Ru提高合金蠕变抗力的理论分析
4.4.3 中温蠕变损伤与断裂的理论分析
4.5 本章小结
第5章 Re/Ru对元素在γ/γ'两相浓度分布的影响
5.1 引言
5.2 实验材料及方法
5.2.1 实验材料制备
5.2.2 组织形貌观察及γ'相体积分数测定
5.2.3 蠕变性能测试
5.2.4 γ/γ'两相的浓度分布测定
5.3 实验结果与分析
5.3.1 Re/Ru对γ'相形貌及体积分数的影响
5.3.2 Re、Ru对元素在γ/γ'两相浓度分布的影响
5.3.3 Re、Ru对元素在近γ'/γ界面区域浓度分布的影响
5.3.4 蠕变期间元素在γ/γ'两相的分配行为
5.4 讨论
5.4.1 Re对γ'相粗化及长大速率的影响
5.4.2 Re、Ru影响元素浓度分布的理论分析
5.5 本章小结
第6章 合金的层错能及对蠕变性能的影响
6.1 引言
6.2 实验方法
6.2.1 建立热力学模型
6.2.2 蠕变性能测试及组织形貌观察
6.2.3 TEM方法测算合金层错能
6.3 热力学及TEM方法计算层错能
6.3.1 热力学方法计算层错能模型
6.3.2 计算合金的层错能
6.3.3 TEM法测算合金的层错能
6.4 层错能对蠕变行为及变形机制的影响
6.4.1 层错能对蠕变行为的影响
6.4.2 层错能对蠕变期间变形机制的影响
6.5 讨论
6.5.1 Ru降低合金层错能的理论分析
6.5.2 层错能对蠕变机制的影响
6.6 本章小结
第7章 结论
参考文献
在学研究成果
致谢
本文编号：3463915
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