组织特征和微米级颗粒对粉末高温合金FGH4096疲劳裂纹扩展的影响
发布时间：2021-11-11 01:14
粉末高温合金改善了传统铸锻高温合金偏析严重、成形困难等问题,而且具有优异的高温力学性能,因此被广泛应用于航空发动机涡轮盘等热端部件的制造上。对发动机性能要求的不断提高,意味着粉末高温合金将会在越来越严苛的环境下服役,并且需要具有更高的疲劳裂纹扩展抗力。而合金的疲劳裂纹扩展行为与其组织和缺陷密切相关。为此,本文系统研究了组织特征和缺陷对粉末高温合金FGH4096疲劳裂纹扩展的影响,为今后粉末高温合金的损伤容限设计提供重要的理论和实验依据。采用多种方法对FGH4096合金中的缺陷特征进行分析,结果表明除极少量尺寸为数十微米的硅铝酸盐夹杂物外,还存在尺寸仅有几微米的颗粒,包括碳化物、复合夹杂物和稀土夹杂物。针对几微米级颗粒与主裂纹的相互影响开展系统的测试观察和分析,认为FGH4096合金中几微米级颗粒对主裂纹扩展路径未见明显影响。进而采用Gurson-Tergaard-Needleman损伤模型（GTN模型）并通过有限元计算获得了微米级颗粒对基体损伤的影响规律。热等静压态（Hot isostatic pressed,HIP态）合金中的原始颗粒边界（Prior particle boundar...
【文章来源】：北京科技大学北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：240 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１－３通过两种制粉方法得到的粉末颗粒的形貌ｌ｜８ｈ（ａ）ＡＡ粉；（ｂ）ＰＲＥＰ粉??热等静压技术是一种在密闭容器内以氩气等惰性气体为传压介质，在高??
静压过程或之后的缓冷过程中析出的；二次相尺寸为数百纳米，主要在缓??冷过程的前期析出，随冷却速率的降低，二次Ｙ＇相的尺寸逐渐增大，外形由??圆形逐渐变为方形、蝶形甚至花瓣状，如图１－５所示【２｜，２９］；三次ｙ相尺寸为??数十纳米，外形呈颗粒状，主要在缓冷过程的后期析出［２２，３（）］。??球形?方形?蝶形?花鰣形??？???冷速?１００?Ｋ／ｓ?ｌＯＫ／ｓ?ｌＫ／ｓ?０．１?Ｋ／ｓ???？??１０?ａｍ?３０?ｎｍ?１００?ｎｍ?３００?ｎｍ?尺寸??图１－５?Ｙ＇相形貌和尺寸随冷速变化的示意图ＰＩ??热等静压态ＦＧＨ４０９６合金的微观组织如图１－６所示。从图ｌ－６（ａ）可以看??到存在一些有黑色圆形轮廓的原始颗粒边界（ＰＰＢ），同时能观察到孪晶组织，??但晶界较难观察到｜３１］。仔细观察可以看出基体中存在很多“小灰点”，实际??上是人量的二次／相。晶内／相如图ｌ－６（ｂ）所示，可以看到尺寸数百微米、呈??花瓣状的二次相，以及分布在这些二次／相之间，尺寸仅数十纳米、小颗??粒状的三次／相［３２］。??－９－??
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【参考文献】：
期刊论文
[1]TiN夹杂物对690合金传热管疲劳裂纹扩展行为的影响[J]. 陈凯,杜东海,陆辉,张乐福,石秀强,徐雪莲. 稀有金属材料与工程. 2018(04)
[2]合金元素对镍基粉末高温合金FGH97的强化作用[J]. 谭黎明,贾建,张义文. 稀有金属材料与工程. 2017(06)
[3]变形温度及变形量对挤压态FGH96合金晶粒异常长大的影响[J]. 王超渊,东赟鹏,宋晓俊,方爽,于秋颖,李凯,王淑云. 航空材料学报. 2016(05)
[4]镍基高温合金中的初生碳化物及其强化作用[J]. 杨金侠,魏薇,刘路,唐杰,孙晓峰,胡壮麒. 稀有金属材料与工程. 2016(04)
[5]粉末特性对镍基粉末冶金高温合金组织及热变形行为的影响[J]. 何国爱,丁晗晖,刘琛仄,刘锋,黄岚,江亮. 中国有色金属学报. 2016(01)
[6]粉末冶金高温合金FGH96的热加工图及热压缩变形过程的开裂行为[J]. 杨川,刘小涛,司家勇,刘锋,江亮. 中国有色金属学报. 2015(10)
[7]A Coupled Thermodynamic Model for Prediction of Inclusions Precipitation during Solidification of Heat-resistant Steel Containing Cerium[J]. Yan-dong LI,Cheng-jun LIU,Chun-long LI,Mao-fa JIANG. Journal of Iron and Steel Research（International）. 2015(06)
[8]热诱导孔洞对粉末冶金高温合金性能的影响[J]. 张国星,韩寿波,孙志坤. 粉末冶金工业. 2015(01)
[9]镍基高温合金粉末制备技术的发展现状[J]. 韩志宇,曾光,梁书锦,陈小林,张鹏,张平祥. 中国材料进展. 2014(12)
[10]FGH96合金挤压过程非金属夹杂物的变形行为[J]. 张敏聪,方爽,陈由红,孙兴,东赟鹏,王淑云. 锻压技术. 2013(06)
博士论文
[1]粉末高温合金中非金属夹杂物的遗传特征及损伤力学行为研究[D]. 周晓明.北京航空材料研究院 2006
本文编号：3488314
【文章来源】：北京科技大学北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：240 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１－３通过两种制粉方法得到的粉末颗粒的形貌ｌ｜８ｈ（ａ）ＡＡ粉；（ｂ）ＰＲＥＰ粉??热等静压技术是一种在密闭容器内以氩气等惰性气体为传压介质，在高??
静压过程或之后的缓冷过程中析出的；二次相尺寸为数百纳米，主要在缓??冷过程的前期析出，随冷却速率的降低，二次Ｙ＇相的尺寸逐渐增大，外形由??圆形逐渐变为方形、蝶形甚至花瓣状，如图１－５所示【２｜，２９］；三次ｙ相尺寸为??数十纳米，外形呈颗粒状，主要在缓冷过程的后期析出［２２，３（）］。??球形?方形?蝶形?花鰣形??？???冷速?１００?Ｋ／ｓ?ｌＯＫ／ｓ?ｌＫ／ｓ?０．１?Ｋ／ｓ???？??１０?ａｍ?３０?ｎｍ?１００?ｎｍ?３００?ｎｍ?尺寸??图１－５?Ｙ＇相形貌和尺寸随冷速变化的示意图ＰＩ??热等静压态ＦＧＨ４０９６合金的微观组织如图１－６所示。从图ｌ－６（ａ）可以看??到存在一些有黑色圆形轮廓的原始颗粒边界（ＰＰＢ），同时能观察到孪晶组织，??但晶界较难观察到｜３１］。仔细观察可以看出基体中存在很多“小灰点”，实际??上是人量的二次／相。晶内／相如图ｌ－６（ｂ）所示，可以看到尺寸数百微米、呈??花瓣状的二次相，以及分布在这些二次／相之间，尺寸仅数十纳米、小颗??粒状的三次／相［３２］。??－９－??
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【参考文献】：
期刊论文
[1]TiN夹杂物对690合金传热管疲劳裂纹扩展行为的影响[J]. 陈凯,杜东海,陆辉,张乐福,石秀强,徐雪莲. 稀有金属材料与工程. 2018(04)
[2]合金元素对镍基粉末高温合金FGH97的强化作用[J]. 谭黎明,贾建,张义文. 稀有金属材料与工程. 2017(06)
[3]变形温度及变形量对挤压态FGH96合金晶粒异常长大的影响[J]. 王超渊,东赟鹏,宋晓俊,方爽,于秋颖,李凯,王淑云. 航空材料学报. 2016(05)
[4]镍基高温合金中的初生碳化物及其强化作用[J]. 杨金侠,魏薇,刘路,唐杰,孙晓峰,胡壮麒. 稀有金属材料与工程. 2016(04)
[5]粉末特性对镍基粉末冶金高温合金组织及热变形行为的影响[J]. 何国爱,丁晗晖,刘琛仄,刘锋,黄岚,江亮. 中国有色金属学报. 2016(01)
[6]粉末冶金高温合金FGH96的热加工图及热压缩变形过程的开裂行为[J]. 杨川,刘小涛,司家勇,刘锋,江亮. 中国有色金属学报. 2015(10)
[7]A Coupled Thermodynamic Model for Prediction of Inclusions Precipitation during Solidification of Heat-resistant Steel Containing Cerium[J]. Yan-dong LI,Cheng-jun LIU,Chun-long LI,Mao-fa JIANG. Journal of Iron and Steel Research（International）. 2015(06)
[8]热诱导孔洞对粉末冶金高温合金性能的影响[J]. 张国星,韩寿波,孙志坤. 粉末冶金工业. 2015(01)
[9]镍基高温合金粉末制备技术的发展现状[J]. 韩志宇,曾光,梁书锦,陈小林,张鹏,张平祥. 中国材料进展. 2014(12)
[10]FGH96合金挤压过程非金属夹杂物的变形行为[J]. 张敏聪,方爽,陈由红,孙兴,东赟鹏,王淑云. 锻压技术. 2013(06)
博士论文
[1]粉末高温合金中非金属夹杂物的遗传特征及损伤力学行为研究[D]. 周晓明.北京航空材料研究院 2006
本文编号：3488314
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