使役行为诱发金属材料中自组织结构的热稳定性研究
发布时间：2022-01-04 08:56
自组织结构指在一定的外部条件作用下,不借助外部环境的指令,材料按照其自身成分和组织结构等的某种规则,相互协调后自发形成的某种有序结构。本研究以低周疲劳后铜单晶体中的位错墙结构以及蠕变后镍基单晶高温合金中的筏化结构作为研究对象,研究这两种典型自组织结构的热稳定性。目前人们普遍认为,在退火过程中疲劳铜单晶体中的孪晶是伴随着再结晶晶界迁移而长大的。本研究借助扫描电镜电子通道衬度技术（SEM-ECC）、聚焦离子束（FIB）、以及环境透射电镜（ETEM）对[1<sub>39]取向疲劳Cu单晶体进行退火实验,为退火孪晶的生长理论做了有益的补充。另一方面,镍基单晶高温合金由于其优良的高温力学性能被运用于航空飞行器的发动机以及内燃机涡轮叶片等重要的机械器件中。在服役过程中由于氧化失效一直是影响其服役寿命的主要的因素。本研究通过宏观和微观氧化实验,利用SEM、FIB、能谱分析（EDS）、ETEM以及X射线衍射（XRD）研究了已形筏的CMSX-4高温合金在氧化过程中的组织稳定性以及各元素的迁移方向。研究结果如下:在1×10-3的恒塑性应变幅下对[1<...
【文章来源】：燕山大学河北省
【文章页数】：69 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
单滑移取向铜单晶体CSS曲线与各区域典型位错组态[13-15]
燕山大学工学硕士学位论文4Woods以及Cheng等人[13-15]提出的。如图1-1所示是单滑移取向铜单晶体的循环应力应变曲线（CSS），对于恒塑性应变幅的拉压疲劳，当疲劳循环至饱和时，根据塑性应变幅的大小，可以将CSS曲线分为三个区域，当塑性应变幅较小时（γpl<γpl,AB）循环至饱和时产生的位错结构是脉络和补丁结构，当塑性应变幅很大时（γpl>γpl,BC）循环至饱和时产生的位错结构是位错胞结构和迷宫结构，当塑性应变幅介于两者之间时（γpl,AB<γpl<γpl,BC）循环至饱和时产生的位错结构是稳定的PSB梯墙结构。PSB梯墙结构由位错脉络和补丁结构演化而来，又可以进一步演化为位错迷宫结构和胞结构，该结构具有承上启下的作用，对于材料的疲劳和失效有着十分重要的影响，所以针对PSB梯墙结构的稳定性的研究具有十分重要的意义。那么在疲劳过程中位错梯墙结构是如何逐步的产生的？图1-2未受疲劳加载时材料内部的位错分布示意图在恒塑性应变幅下的拉压疲劳实验中，如图1-2所示当材料还没有受到疲劳加载时，内部的位错含量很少，只有少量的位错及位错源存在，位错密度约为1012m-2。而随着拉压疲劳加载过程的进行，材料内部的位错含量不断增加，位错密度也在不断提高，因此材料内部的正刃型位错和负刃型位错彼此相遇的几率就会变得很大，当一个正刃型位错和一个负刃型位错相距很近时就会相互吸引靠近彼此捕获，形成一个位错偶极子对。很多这样的偶极子对相互聚集，就会在材料内部形成一些偶极子聚集的位错密度比周围区域高的菱形的脉络结构区域，在该区域内位错密度约为1015m-2，
第1章绪论5而周围位错密度仍然是1012m-2(如图1-3所示)。图1-3疲劳作用下材料内部的位错聚集成菱形的脉络结构示意图图1-4疲劳加载的下材料内部位错聚集形成棱梯结构示意图继续疲劳加载，处于如图1-3所示的脉络结构区域边缘的位错会消散并移动到基体中，处于中间位置的大量的位错无法移动到基体中，并且它们会在菱形区域的中间聚集进而演变成位错密度高达1016m-2的位错棱梯（rung），周围的位错密度依旧很
【参考文献】：
期刊论文
[1]Evolution of interfacial dislocation networks during long term thermal aging in Ni-based single crystal superalloy DD5[J]. Qiang Gao,Li-rong Liu,Xiao-hua Tang,Zhi-jiang Peng,Ming-jun Zhang,Su-gui Tian. China Foundry. 2019(01)
[2]共轭和临界双滑移取向Cu单晶体疲劳位错结构的热稳定性研究[J]. 郭巍巍,齐成军,李小武. 金属学报. 2016(06)
[3]镍基单晶高温合金DD403显微偏析[J]. 高斯峰,刘林,张军,肖俊峰,张炯. 材料科学与工程学报. 2015(06)
[4]一个单滑移取向铜单晶体疲劳位错结构的热稳定性研究[J]. 郭巍巍,任焕,齐成军,王小蒙,李小武. 物理学报. 2012(15)
[5]一种含铼单晶高温合金的恒温氧化行为[J]. 刘春廷,孙晓峰,马继,丛海燕,刘万峰. 稀有金属材料与工程. 2007(08)
[6]镍基单晶高温合金的发展[J]. 胡壮麒,刘丽荣,金涛,孙晓峰. 航空发动机. 2005(03)
[7]铸造高温合金发展的回顾与展望[J]. 陈荣章,王罗宝,李建华. 航空材料学报. 2000(01)
[8]扫描电镜电子通道衬度技术研究铜双晶体循环饱和位错组态[J]. 张哲峰,王中光,苏会和. 应用基础与工程科学学报. 1998(03)
[9]小角度晶界铜晶体的循环形变及饱和位错组态ECC观察[J]. 张哲峰,李小武,苏会和,陈道伦,李广义,王中光. 电子显微学报. 1998(03)
[10]用扫描电镜直接观察变形材料中的位错结构──[001]取向铜单晶疲劳位错结构的研究[J]. 宫波,陈道伦,苏会和,王中光. 金属学报. 1997(06)
博士论文
[1]镍基单晶高温合金的界面微结构及定向粗化行为分析[D]. 吴文平.北京交通大学 2010
硕士论文
[1]单晶镍基高温合金蠕变行为的预测[D]. 胡南昌.沈阳工业大学 2006
本文编号：3568054
【文章来源】：燕山大学河北省
【文章页数】：69 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
单滑移取向铜单晶体CSS曲线与各区域典型位错组态[13-15]
燕山大学工学硕士学位论文4Woods以及Cheng等人[13-15]提出的。如图1-1所示是单滑移取向铜单晶体的循环应力应变曲线（CSS），对于恒塑性应变幅的拉压疲劳，当疲劳循环至饱和时，根据塑性应变幅的大小，可以将CSS曲线分为三个区域，当塑性应变幅较小时（γpl<γpl,AB）循环至饱和时产生的位错结构是脉络和补丁结构，当塑性应变幅很大时（γpl>γpl,BC）循环至饱和时产生的位错结构是位错胞结构和迷宫结构，当塑性应变幅介于两者之间时（γpl,AB<γpl<γpl,BC）循环至饱和时产生的位错结构是稳定的PSB梯墙结构。PSB梯墙结构由位错脉络和补丁结构演化而来，又可以进一步演化为位错迷宫结构和胞结构，该结构具有承上启下的作用，对于材料的疲劳和失效有着十分重要的影响，所以针对PSB梯墙结构的稳定性的研究具有十分重要的意义。那么在疲劳过程中位错梯墙结构是如何逐步的产生的？图1-2未受疲劳加载时材料内部的位错分布示意图在恒塑性应变幅下的拉压疲劳实验中，如图1-2所示当材料还没有受到疲劳加载时，内部的位错含量很少，只有少量的位错及位错源存在，位错密度约为1012m-2。而随着拉压疲劳加载过程的进行，材料内部的位错含量不断增加，位错密度也在不断提高，因此材料内部的正刃型位错和负刃型位错彼此相遇的几率就会变得很大，当一个正刃型位错和一个负刃型位错相距很近时就会相互吸引靠近彼此捕获，形成一个位错偶极子对。很多这样的偶极子对相互聚集，就会在材料内部形成一些偶极子聚集的位错密度比周围区域高的菱形的脉络结构区域，在该区域内位错密度约为1015m-2，
第1章绪论5而周围位错密度仍然是1012m-2(如图1-3所示)。图1-3疲劳作用下材料内部的位错聚集成菱形的脉络结构示意图图1-4疲劳加载的下材料内部位错聚集形成棱梯结构示意图继续疲劳加载，处于如图1-3所示的脉络结构区域边缘的位错会消散并移动到基体中，处于中间位置的大量的位错无法移动到基体中，并且它们会在菱形区域的中间聚集进而演变成位错密度高达1016m-2的位错棱梯（rung），周围的位错密度依旧很
【参考文献】：
期刊论文
[1]Evolution of interfacial dislocation networks during long term thermal aging in Ni-based single crystal superalloy DD5[J]. Qiang Gao,Li-rong Liu,Xiao-hua Tang,Zhi-jiang Peng,Ming-jun Zhang,Su-gui Tian. China Foundry. 2019(01)
[2]共轭和临界双滑移取向Cu单晶体疲劳位错结构的热稳定性研究[J]. 郭巍巍,齐成军,李小武. 金属学报. 2016(06)
[3]镍基单晶高温合金DD403显微偏析[J]. 高斯峰,刘林,张军,肖俊峰,张炯. 材料科学与工程学报. 2015(06)
[4]一个单滑移取向铜单晶体疲劳位错结构的热稳定性研究[J]. 郭巍巍,任焕,齐成军,王小蒙,李小武. 物理学报. 2012(15)
[5]一种含铼单晶高温合金的恒温氧化行为[J]. 刘春廷,孙晓峰,马继,丛海燕,刘万峰. 稀有金属材料与工程. 2007(08)
[6]镍基单晶高温合金的发展[J]. 胡壮麒,刘丽荣,金涛,孙晓峰. 航空发动机. 2005(03)
[7]铸造高温合金发展的回顾与展望[J]. 陈荣章,王罗宝,李建华. 航空材料学报. 2000(01)
[8]扫描电镜电子通道衬度技术研究铜双晶体循环饱和位错组态[J]. 张哲峰,王中光,苏会和. 应用基础与工程科学学报. 1998(03)
[9]小角度晶界铜晶体的循环形变及饱和位错组态ECC观察[J]. 张哲峰,李小武,苏会和,陈道伦,李广义,王中光. 电子显微学报. 1998(03)
[10]用扫描电镜直接观察变形材料中的位错结构──[001]取向铜单晶疲劳位错结构的研究[J]. 宫波,陈道伦,苏会和,王中光. 金属学报. 1997(06)
博士论文
[1]镍基单晶高温合金的界面微结构及定向粗化行为分析[D]. 吴文平.北京交通大学 2010
硕士论文
[1]单晶镍基高温合金蠕变行为的预测[D]. 胡南昌.沈阳工业大学 2006
本文编号：3568054
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