P和B在IN718系合金中的晶内强化作用及其与非平衡晶界偏聚的关系
发布时间：2023-08-18 20:00
传统观点认为,P在钢和高温合金中是有害元素,倾向于在晶界偏聚,脆化晶界。但近年来研究发现,P可显著提高IN718等变形高温合金的持久和蠕变性能。且B作为典型的晶界强化元素,与P有强烈的协同作用。P和B复合添加的有益作用大于P和B单独添加的有益作用之和。传统观点将P和B的有益作用归为其对晶界的影响。但本论文着重研究了 P和B对IN718系合金晶内的强化作用,并讨论了 P和B在IN718系列合金中晶界和晶内的分布及其对组织和力学性能的影响。着重研究了 P在IN718系列合金中的偏聚行为及其对γγ"和γ’相析出的影响。主要研究结果如下:高温下,P可固溶在IN718和IN718C合金基体中,冷却到γ’和γ"相析出温度时,加速γ’和γ"相析出。第一性原理计算结果表明,P占据γ’相晶格中的Ni原子位置和γ"相晶格面心处Ni原子位置时,可降低γ’和γ"相的形成能,加速γ’和γ"相析出。P对γ’和γγ"相析出的加速作用随其在基体中固溶浓度的增加而增加。但存在一个极限值,超过该值后,其作用不再增大。空冷过程中P对基体中γ’和γγ"相析出的加速效果对晶内P的浓度十分敏感。晶内P浓度与P在合金中的偏聚行为相...
【文章页数】：146 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
1.1 高温合金概况
1.2 IN718合金概况
1.2.1 IN718合金简介
1.2.2 IN718合金组织特征
1.3 P在高温合金中的分布和偏聚行为
1.3.1 P在高温合金中的分布
1.3.2 P在高温合金中的偏聚行为
1.4 P对高温合金组织的影响
1.4.1 P对高温合金凝固行为和铸态组织的影响
1.4.2 P对高温合金晶界析出相的影响
1.4.3 P对高温合金晶内强化相析出的影响
1.5 P对高温合金性能的影响
1.5.1 P对高温合金持久性能的影响
1.5.2 P对高温合金蠕变性能的影响
1.5.3 P对高温合金拉伸性能的影响
1.6 P在高温合金中的影响机制
1.6.1 P对高温合金晶界的影响机制
1.6.2 P对高温合金晶内的影响机制
1.7 B在高温合金中的作用和影响机制
1.8 本文的研究意义和主要内容
第2章 P、B对γ"和γ'相析出的影响
2.1 引言
2.2 实验材料及方法
2.2.1 实验材料
2.2.2 热处理
2.2.3 组织观察和性能测试
2.2.4 P在γ'和γ"相中含量的定量分析
2.2.5 第一性原理计算P在γ'和γ"相中的作用
2.3 实验结果
2.3.1 P和B的复合作用
2.3.2 B的作用
2.3.3 P的作用
2.4 讨论
2.5 本章小结
第3章 恒温过程P的偏聚行为及其对晶内相析出的影响
3.1 引言
3.2 实验材料和方法
3.2.1 实验材料
3.2.2 热处理制度
3.2.3 显微组织观察和硬度测试
3.3 实验结果
3.3.1 恒温时间与P对晶内强化作用之间的关系
3.3.2 经预处理后无B合金恒温时间与P对晶内强化作用之间的关系
3.4 讨论
3.5 本章小结
第4章 连续冷却过程P的偏聚行为及其对晶内相析出的影响
4.1 引言
4.2 实验材料和方法
4.2.1 实验材料
4.2.2 热处理
4.2.3 组织观察和性能测试
4.2.4 温度场计算
4.3 实验结果
4.3.1 P对基体硬度以及γ'和γ"相析出的影响
4.3.2 P对拉伸性能的影响
4.4 讨论
4.4.1 晶界面积和冷却速率对P加速γ'和γ"相析出的影响
4.4.2 晶界面积和冷却速率对P偏聚行为以及γ'和γ"相析出的影响
4.4.3 P在连续冷却过程中的临界冷却速率现象及其对γ'和γ"相析出的影响
4.5 本章小结
第5章 磷和硼对晶界和晶内的作用
5.1 引言
5.2 实验材料及方法
5.2.1 实验材料
5.2.2 热处理
5.2.3 组织观察和性能测试
5.3 实验结果
5.3.1 单独添加P的影响
5.3.2 单独添加B的影响
5.3.3 P和B复合添加的影响
5.4 讨论
5.4.1 P的作用机制
5.4.2 B的作用机制
5.4.3 P和B对力学性能的影响
5.5 本章小结
第6章 总结与展望
6.1 总结
6.2 展望
参考文献
致谢
在读期间发表的学术论文和取得的其它研究成果
作者简介
本文编号：3842852
【文章页数】：146 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
1.1 高温合金概况
1.2 IN718合金概况
1.2.1 IN718合金简介
1.2.2 IN718合金组织特征
1.3 P在高温合金中的分布和偏聚行为
1.3.1 P在高温合金中的分布
1.3.2 P在高温合金中的偏聚行为
1.4 P对高温合金组织的影响
1.4.1 P对高温合金凝固行为和铸态组织的影响
1.4.2 P对高温合金晶界析出相的影响
1.4.3 P对高温合金晶内强化相析出的影响
1.5 P对高温合金性能的影响
1.5.1 P对高温合金持久性能的影响
1.5.2 P对高温合金蠕变性能的影响
1.5.3 P对高温合金拉伸性能的影响
1.6 P在高温合金中的影响机制
1.6.1 P对高温合金晶界的影响机制
1.6.2 P对高温合金晶内的影响机制
1.7 B在高温合金中的作用和影响机制
1.8 本文的研究意义和主要内容
第2章 P、B对γ"和γ'相析出的影响
2.1 引言
2.2 实验材料及方法
2.2.1 实验材料
2.2.2 热处理
2.2.3 组织观察和性能测试
2.2.4 P在γ'和γ"相中含量的定量分析
2.2.5 第一性原理计算P在γ'和γ"相中的作用
2.3 实验结果
2.3.1 P和B的复合作用
2.3.2 B的作用
2.3.3 P的作用
2.4 讨论
2.5 本章小结
第3章 恒温过程P的偏聚行为及其对晶内相析出的影响
3.1 引言
3.2 实验材料和方法
3.2.1 实验材料
3.2.2 热处理制度
3.2.3 显微组织观察和硬度测试
3.3 实验结果
3.3.1 恒温时间与P对晶内强化作用之间的关系
3.3.2 经预处理后无B合金恒温时间与P对晶内强化作用之间的关系
3.4 讨论
3.5 本章小结
第4章 连续冷却过程P的偏聚行为及其对晶内相析出的影响
4.1 引言
4.2 实验材料和方法
4.2.1 实验材料
4.2.2 热处理
4.2.3 组织观察和性能测试
4.2.4 温度场计算
4.3 实验结果
4.3.1 P对基体硬度以及γ'和γ"相析出的影响
4.3.2 P对拉伸性能的影响
4.4 讨论
4.4.1 晶界面积和冷却速率对P加速γ'和γ"相析出的影响
4.4.2 晶界面积和冷却速率对P偏聚行为以及γ'和γ"相析出的影响
4.4.3 P在连续冷却过程中的临界冷却速率现象及其对γ'和γ"相析出的影响
4.5 本章小结
第5章 磷和硼对晶界和晶内的作用
5.1 引言
5.2 实验材料及方法
5.2.1 实验材料
5.2.2 热处理
5.2.3 组织观察和性能测试
5.3 实验结果
5.3.1 单独添加P的影响
5.3.2 单独添加B的影响
5.3.3 P和B复合添加的影响
5.4 讨论
5.4.1 P的作用机制
5.4.2 B的作用机制
5.4.3 P和B对力学性能的影响
5.5 本章小结
第6章 总结与展望
6.1 总结
6.2 展望
参考文献
致谢
在读期间发表的学术论文和取得的其它研究成果
作者简介
本文编号：3842852
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