M951G镍基高温合金微观组织和力学性能研究
发布时间：2023-10-12 02:45
本文采用新型镍基高温合金M951G为实验材料研究了合金的显微组织、拉伸性能、持久蠕变性能、高温低周疲劳性能以及合金在变形过程中相应的微观组织演变、变形机制和断裂行为。铸态和热处理态合金组织中均由γ相、γ基体及MC型碳化物组成。900 ℃长期时效时,热处理态合金保持了良好组织稳定性;1000℃及1100℃长期时效时,合金中立方状γ’相发生筏化。室温到600 ℃范围内,合金屈服强度与温度之间呈负相关关系,之后逐渐升高并在800 ℃达到最大值。当温度高于800 ℃,屈服强度迅速降低。抗拉强度和屈服强度随温度的变化规律基本相同,在700 ℃达到峰值。塑性和强度随温度的变化趋势正好相反,合金在700℃出现中温脆性现象。T<600℃,合金主要变形机制为a/2<101>基体位错切割γ’相;T>900℃,合金主要变形机制变为位错以Orowan机制绕过γ’相;600 0C<T<900 ℃,合金微观组织中同时观察到了位错切割和绕过机制,并且随着温度的升高位错绕过机制逐渐占据主导地位。700 ℃～800℃蠕变时,合金微观组织保持了很好的稳定性,主要变形机制为位错切割γ’相...
【文章页数】：155 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
1.1 引言
1.2 镍基铸造高温合金
1.2.1 镍基高温合金概述
1.2.2 镍基铸造高温合金及其历史
1.3 镍基高温合金成分设计及元素作用
1.3.1 镍基高温合金中元素的作用
1.3.2 镍基高温合金成分设计
1.4 镍基高温合金的强化机制
1.4.1 固溶强化
1.4.2 第二相强化
1.4.3 晶界强化或枝晶间强化
1.5 镍基高温合金的力学行为
1.5.1 合金拉伸性能
1.5.2 合金持久蠕变性能
1.5.3 合金低周疲劳性能
1.6 本研究工作的内容、目的及意义
第二章 实验材料与实验方法
2.1 实验材料
2.1.1 实验合金成分
2.1.2 合金试样的制备
2.2 合金组织分析方法
2.2.1 微观组织的观察
2.2.2 组织的表征
2.2.3 相变温度确定
2.2.4 长期时效处理
2.2.5 元素在γ/γ'两相偏析行为
2.2.6 γ/γ'两相错配度测定
2.3 拉伸实验
2.4 持久蠕变实验
2.5 低周疲劳实验
第三章 M951G合金显微组织
3.1 引言
3.2 实验结果
3.2.1 铸态组织
3.2.2 合金特征温度及热处理制度的确定
3.2.3 完全热处理组织
3.2.4 长期时效组织
3.3 分析讨论
3.4 本章小结
第四章 M951G合金拉伸性能与变形机制
4.1 引言
4.2 实验结果
4.2.1 合金在不同温度下的拉伸性能
4.2.2 合金在不同温度下微观结构演变
4.3 分析讨论
4.3.1 层错
4.3.2 连续的层错
4.3.3 只存在于γ'相中的层错
4.3.4 层错之间的反应
4.3.5 M951与M951G合金的屈服强度
4.3.6 拉伸性能与变形机制之间的关系
4.4 本章小结
第五章 M951G合金蠕变性能与变形组织
5.1 引言
5.2 实验结果
5.2.1 合金蠕变性能
5.2.2 蠕变变形机制
5.2.3 蠕变断裂特征
5.3 分析讨论
5.3.1 蠕变变形机制
5.3.2 优先变形机制
5.3.3 蠕变过程中晶体学变化
5.3.4 固溶原子扩散对蠕变性能的影响
5.3.5 施加应力对于合金寿命的影响
5.3.6 持久蠕变断裂模式
5.3.7 表观应力指数
5.4 本章小结
第六章 M951G合金低周疲劳性能与变形组织
6.1 引言
6.2 实验结果
6.2.1 循环应力响应行为
6.2.2 低周疲劳寿命
6.2.3 低周疲劳断裂特征
6.2.4 微观结构及变形机制
6.3 分析讨论
6.3.1 温度对合金低周疲劳性能的影响
6.3.2 实验条件对γ'相尺寸的影响
6.3.3 循环应力响应行为
6.4 本章小结
第七章 结论
参考文献
在读期间发表的学术论文与取得的其他研究成果
致谢
作者简介
本文编号：3853296
【文章页数】：155 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
1.1 引言
1.2 镍基铸造高温合金
1.2.1 镍基高温合金概述
1.2.2 镍基铸造高温合金及其历史
1.3 镍基高温合金成分设计及元素作用
1.3.1 镍基高温合金中元素的作用
1.3.2 镍基高温合金成分设计
1.4 镍基高温合金的强化机制
1.4.1 固溶强化
1.4.2 第二相强化
1.4.3 晶界强化或枝晶间强化
1.5 镍基高温合金的力学行为
1.5.1 合金拉伸性能
1.5.2 合金持久蠕变性能
1.5.3 合金低周疲劳性能
1.6 本研究工作的内容、目的及意义
第二章 实验材料与实验方法
2.1 实验材料
2.1.1 实验合金成分
2.1.2 合金试样的制备
2.2 合金组织分析方法
2.2.1 微观组织的观察
2.2.2 组织的表征
2.2.3 相变温度确定
2.2.4 长期时效处理
2.2.5 元素在γ/γ'两相偏析行为
2.2.6 γ/γ'两相错配度测定
2.3 拉伸实验
2.4 持久蠕变实验
2.5 低周疲劳实验
第三章 M951G合金显微组织
3.1 引言
3.2 实验结果
3.2.1 铸态组织
3.2.2 合金特征温度及热处理制度的确定
3.2.3 完全热处理组织
3.2.4 长期时效组织
3.3 分析讨论
3.4 本章小结
第四章 M951G合金拉伸性能与变形机制
4.1 引言
4.2 实验结果
4.2.1 合金在不同温度下的拉伸性能
4.2.2 合金在不同温度下微观结构演变
4.3 分析讨论
4.3.1 层错
4.3.2 连续的层错
4.3.3 只存在于γ'相中的层错
4.3.4 层错之间的反应
4.3.5 M951与M951G合金的屈服强度
4.3.6 拉伸性能与变形机制之间的关系
4.4 本章小结
第五章 M951G合金蠕变性能与变形组织
5.1 引言
5.2 实验结果
5.2.1 合金蠕变性能
5.2.2 蠕变变形机制
5.2.3 蠕变断裂特征
5.3 分析讨论
5.3.1 蠕变变形机制
5.3.2 优先变形机制
5.3.3 蠕变过程中晶体学变化
5.3.4 固溶原子扩散对蠕变性能的影响
5.3.5 施加应力对于合金寿命的影响
5.3.6 持久蠕变断裂模式
5.3.7 表观应力指数
5.4 本章小结
第六章 M951G合金低周疲劳性能与变形组织
6.1 引言
6.2 实验结果
6.2.1 循环应力响应行为
6.2.2 低周疲劳寿命
6.2.3 低周疲劳断裂特征
6.2.4 微观结构及变形机制
6.3 分析讨论
6.3.1 温度对合金低周疲劳性能的影响
6.3.2 实验条件对γ'相尺寸的影响
6.3.3 循环应力响应行为
6.4 本章小结
第七章 结论
参考文献
在读期间发表的学术论文与取得的其他研究成果
致谢
作者简介
本文编号：3853296
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