镍基单晶高温合金γ＇相析出行为和蠕变行为的动力学模拟

发布时间：2023-07-30 16:42

　　本文研究了镍基单晶高温合金在热处理过程中的γ’相析出行为和高温低应力条件的蠕变力学行为,并基于CALPHAD方法对其动力学行为进行了数值模拟。利用SEM和Image-Pro Plus图像分析软件对DD5和DD91合金在热处理过程中γ’相尺寸、体积分数和粒子数密度演化进行统计分析。结果表明,在高温和低温时效热处理过程中,立方状γ’相的平均尺寸增长规律符合LSW理论,体积分数上升,粒子数密度下降。由于合金在时效过程中未达到热力学平衡态,γ’相持续析出并呈现出“大吞小”的粗化特征,称之为“伪粗化”或者“竞争性长大”。针对该现象,提出了一种基于经典形核理论、扩散定律和Gibbs-Thompson效应,可同时解释析出过程中γ’相平均尺寸、体积分数和粒子数密度演化的数值模型。模型中的热力学参数如化学势、扩散系数和相成分分配可通过CALPHAD方法结合Thermo-Calc软件计算得到。结果显示该模型不仅能够精准预测时效过程中多组元合金体系γ’相尺寸、体积分数和粒子数密度演化规律,而且能够解释准粗化行为和元素偏析现象。利用SEM和TEM对DD5合金在高温低应力蠕变过程中发生的显微组织演化和位错运动机...

【文章页数】：76 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
    1.1 镍基单晶高温合金发展概述
    1.2 γ'相对合金性能影响概述
        1.2.1 体积分数、尺寸以及形貌对力学性能的影响
        1.2.2 丫'相成分对合金性能的影响
    1.3 镍基单晶高温合金蠕变特征概述
    1.4 基于相图计算的材料热力学、动力学计算及应用概述
    1.5 本文的研究意义、目的及内容
第2章 时效热处理中γ'相的析出行为
    2.1 引言
    2.2 实验方案
        2.2.1 实验材料
        2.2.2 单晶试样的制备
        2.2.3 标准热处理制度
        2.2.4 显微组织的观察
    2.3 实验结果与讨论
        2.3.1 固溶空冷后γ'相的形貌
        2.3.2 时效过程中γ‘相的析出行为
        2.3.3 γ'相的竞争性长大(伪粗化)行为
    2.4 本章小结
第3章 γ'相析出动力学的数值模拟
    3.1 引言
    3.2 γ'相析出动力学数值模型
        3.2.1 形核
        3.2.2 长大/溶解
        3.2.3 PSD模式
        3.2.4 溶质守恒
    3.3 模型有效性验证与结果讨论
        3.3.1 γ'相粒子数密度、尺寸和体积分数的演化
        3.3.2 γ和γ'相的成分演化
        3.3.3 准粗化行为
        3.3.4 拟合参数敏感性分析
    3.4 本章小结
第4章 DD5合金的蠕变行为和动力学模拟
    4.1 引言
    4.2 实验方案
    4.3 实验结果与讨论
        4.3.1 蠕变曲线特征
        4.3.2 γ/γ'两相显微组织结构演化
        4.3.3 位错结构演化与变形机制
    4.4 蠕变动力学模型的建立
        4.4.1 变形抗力
        4.4.2 位错增殖与湮没
        4.4.3 位错切过机制与筏化效应
        4.4.4 物理参数的热力学计算
        4.4.5 动力学模拟结果
    4.5 本章小结
第5章 主要结论
参考文献
致谢
在读期间发表的学术论文与取得的其他研究成果



本文编号：3837839