Cu-Cr-Ni、Ni-Al-Nb和Nb-Cr-Ni三元镍基合金fcc相原子迁移率的研究

发布时间：2017-09-06 12:02

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【摘要】：随着科技的不断进步,工业上对高性能的材料的需求越来越大。镍基合金具有优秀的耐高温和耐腐蚀性能及良好的机械性能,成为航空航天工业的重要材料。如今,民用工业也逐渐研发和使用镍基合金,如何研发和生产出超级镍基合金,成为了材料学家的重要使命。由于材料的宏观性能,主要由材料的微观组织决定,所以研究材料的微观演变过程,为研发超级镍基合金提供重要的理论依据。原子迁移率作为微观演变的一个重要指标,对镍基合金材料的性能有重要的影响。由于目前镍基合金的多元原子迁移率数据很不完善,所以研究并完善三元镍基合金材料的原子迁移率数据库显得迫在眉睫。本研究通过扩散偶法,利用CALPHAD技术,使用DICTRA软件包,对Cu-Cr-Ni、Ni-Al-Nb和Nb-Cr-Ni三元镍基合金的原子迁移率进行研究。Cu-Cr-Ni三元扩散偶的形成条件为：在1373K,加压5MPa保温80小时。测量计算并模拟获得互扩散系数、扩散浓度分布图和原子迁移率等数据,通过比较实验值和计算值,得出的结果相当一致。Ni-Al-Nb三元扩散偶的形成条件为：在1473K,加压5MPa保温50小时。通过实验测量数据,获得扩散偶的浓度分布曲线,并计算获得互扩散系数,结合相关的热力学数据,反向研究原子迁移率、扩散路径等动力学数据,并与实验测量值比较,显示两者的结果极其相近。Nb-Cr-Ni三元扩散偶的形成条件为：在1273K,加压5MPa保温200小时。通过电子探针测试,利用获得浓度分布曲线计算互扩散系数、再与相关的二元和三元热力学数据结合,利用DICTRA软件模拟计算出原子迁移率、浓度分布曲线等数据。最后比较实验测量值和模拟计算值,分析发现,两者的结论基本相同。
【关键词】：Cu-Cr-Ni合金 Ni-Al-Nb合金 Nb-Cr-Ni合金 原子迁移率 CALPHAD
【学位授予单位】：广东工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG146.15
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-11
• 第一章 绪论11-18
• 1.1 镍基合金在工业中的应用11
• 1.2 本课题研究的方法与依据11-15
• 1.2.1 CALPHAD及DICTRA软件的介绍12-13
• 1.2.2 原子迁移的理论依据13-15
• 1.3 国内外研究现状15-17
• 1.3.1 镍基高温合金的发展现状15
• 1.3.2 镍基耐腐蚀合金的发展现状15-17
• 1.4 本课题研究意义17-18
• 第二章 实验设备18-23
• 2.1 真空中频感应熔炼炉18-19
• 2.2 真空热压烧结炉19-20
• 2.3 高温箱式气氛炉20-21
• 2.4 金刚石线切割机21-22
• 2.5 电子探针显微分析仪22-23
• 第三章 Cu-Cr-Ni三元镍基合金fcc相原子迁移率的研究23-42
• 3.1 Cu-Cr-Ni三元镍基合金概述23-24
• 3.2 扩散理论24-27
• 3.2.1 扩散模型的建立24-25
• 3.2.2 互扩散系数的约束因素25-27
• 3.3 实验准备27-30
• 3.3.1 合金成分和扩散偶的设计27
• 3.3.2 实验过程27-30
• 3.4 数据分析30-41
• 3.4.1 实验数据分析30-34
• 3.4.2 计算机模拟分析34-41
• 3.5 本章小结41-42
• 第四章 Ni-Al-Nb三元镍基合金fcc相原子迁移率的研究42-57
• 4.1 Ni-Al-Nb三元镍基合金概述42-43
• 4.2 扩散理论43-45
• 4.2.1 扩散模型的建立43-44
• 4.2.2 模型检验44-45
• 4.3 实验准备45-46
• 4.3.1 合金成分和扩散偶的设计45
• 4.3.2 实验过程45-46
• 4.4 数据分析46-56
• 4.4.1 实验数据分析46-50
• 4.4.2 计算机模拟分析50-56
• 4.5 本章小结56-57
• 第五章 Nb-Cr-Ni三元镍基合金fcc相原子迁移率的研究57-74
• 5.1 Nb-Cr-Ni三元镍基合金概述57-58
• 5.2 扩散理论58-60
• 5.2.1 扩散模型的建立58-59
• 5.2.2 模型检验59-60
• 5.3 实验准备60-61
• 5.3.1 合金成分和扩散偶的设计60
• 5.3.2 实验过程60-61
• 5.4 数据分析61-73
• 5.4.1 实验数据分析61-66
• 5.4.2 计算机模拟分析66-73
• 5.5 本章小结73-74
• 结论74-75
• 参考文献75-78
• 攻读学位期间发表的论文78-80
• 致谢80

【参考文献】

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1 周永军;王瑞丹;;镍基超合金的发展和研究现状[J];沈阳航空工业学院学报;2006年01期

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本文编号：803000