新型高温结构材料拉伸和低周疲劳行为研究
发布时间：2021-07-18 07:08
本文采用了 Ru含量不同的两种镍基单晶高温合金（无Ru合金和含Ru合金）和一种高熵合金作为实验材料,对两种单晶合金的拉伸行为和低周疲劳行为进行了研究,对高熵合金的拉伸行为进行了探索。通过X-射线衍射仪（XRD）、电子探针（EPMA）、电子背散射衍射（EBSD）、扫描电镜（SEM）和透射电镜（TEM）等表征手段对合金的微观组织和变形机制进行了较为深入的分析。两种单晶合金的拉伸行为研究表明,两合金的强度和塑性在室温和760℃时差异较为明显,随后随着温度的上升,差异逐渐减小,当温度达到1000℃时,差异基本可以忽略。对合金断后组织进行分析发现:在室温拉伸条件下,两合金主要以滑移变形为主,大量的滑移带贯穿了γ和γ’两相。此外,两种合金的γ’析出相中均出现了层错,不同的是含Ru合金在γ基体中也出现了层错;在760℃时,两种合金塑性变形方式以位错运动为主,层错的产生与室温时是一致的;在1000℃时,两种合金位错组态以界面位错网为主。含Ru合金在高温变形过程中,一方面由于γ’相排列较为规则,在γ/γ’界面处形成了更为致密的位错网,严重阻碍了位错切入γ’相,另一方面由于γ基体通道变宽,被阻碍在通道内的...
【文章来源】：中国科学技术大学安徽省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：123 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１－３高温合金发展历程Ａ??Ｆｉｇ．?１－３?Ｔｈｅ?ｈｉｓｔｏｒｉｃ?ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ?ｏｆ?ｓｕｐｅｒａｌｌｏｙｓ１５１??
?５０°Ｃ?＾??＾?Ｃｒｅｅｐ?Ｒｕｐｔｕｒｅ??ｆ?Ｓ??月?２５?°Ｃ／Ｏｎｅ?——＼??２！?ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ?ｐＶ?—｜?１?？８?Ｓ??ｒ５。?ｉｔ??Ｑ－???Ｘ?＾?Ｐ－?ｈ－??Ｉ?ＩＳ?１?１??ｐ?■■?ｆ?ｓ??「Ｉ?ｎ?－??１０００１＿■■———ｉ＇ｌ?ｌｉ?礅ｌ?丨丨丨?Ｉ??１ｓｔ?２ｎｄ?３ｒｄ?４ｔｈ?５ｔｈ??ＯＲｅ?３Ｒｅ?５－６Ｒｅ?５－６Ｒｅ?５－６Ｒｅ??２－３Ｒｕ?５－６Ｒｕ??图１－５镍基单晶髙温合金的发展进程ｌ－ｖｉ??Ｆｉｇ．?１－５?Ｔｈｅ?ｈｉｓｔｏｒｉｃａｌ?ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ?ｏｆ?Ｎｉ－ｂａｓｅｄ?ｓｉｎｇｌｅ?ｃｒｙｓｔａｌ?ｓｕｐｅｒａｌｌｏｙ＾５，７！??纵观整个单晶高温合金的发展过程，从上世纪８０年代初的第一代单晶合金??至现在的第五代，镍基单晶合金的设计理念不断更新，成分也随之不断发生着变??化［５］：例如Ｃ、Ｂ、Ｈｆ等降低合金初熔温度的元素在合金发展初期几乎被完全弃??用，而随后又开始限量使用，目的是在几乎不降低初熔温度的前提下起到强化小??角晶界、净化合金等作用；Ｃｒ作为提高合金抗环境性能的关键元素，但为了提??高合金的组织稳定性，其使用量在不断降低；难熔元素Ｒｅ、Ｔａ等用量增加，它??们能有效降低合金元素扩散速率，同时降低Ｔｉ的含量，在提高合金承温能力的??同时又不至于抗环境性能下降太多［５，７５〗；如前面所述，在新近开发的第四代以及??第五代单晶合金中，Ｒｕ被添加到５．４ＲｅＯＲｕ合金中以抑制有害相的析出，提高组??织的稳定性；此外，还加入微量稀土元素以改善环境性能等。镍基单晶合金
Ａｌ??相，是镍基单晶高温合金的主要强化相Ｗ。难熔元素的添加造成的ＣＴ、…Ｐ或Ｒ??等ＴＣＰ相，对合金的蠕变性能有严重损害。此外，合金中有益添加元素Ｃ、Ｂ??等可以在晶界或枝晶间区域析出碳化物和硼化物，强化小角度晶界并能降低热裂??倾向［３，５］。??Ｄｉｓｏｒｄｅｒｅｄ，?ＦＣＣ?＾?Ｏｒｄｅｒｅｄ，?Ｌ１２??〇－Ｌ￡＞－Ｑ?〇?籲＃?叫??ｆＶ－Ｖ?ｊ?Ｎｉ（Ｃｏ，Ｃｒ，Ｍｏ，?＼?Ａｎ??广＇，Ｗ，Ｒｅ，Ｒｕ）?－?ＡＩ＇Ｔｉ??（ａ）?—?（ｂ）??图１－６ｙ相和＾相中的原子排布Ａ??Ｆｉｇ．?１－６?Ａｒｒａｎｇｅｍｅｎｔｓ?ｏｆ?ａｔｏｍｓ?ｉｎ?（ａ）?ｙ?ｐｈａｓｅ?ａｎｄ?（ｂ）?ｙｒ?ｐｈａｓｅ１５１??（１）固溶强化??单晶合金中的Ｙ相是Ｎｉ的固溶体，晶格排布属于面心无序结构，Ｃｏ、Ｃｒ、Ｗ、??Ｍｏ等合金元素可固溶基体，如图１－６［５，７］所示。Ｙ基体产生固溶强化效应可能与以??下几方面有关：Ｙ基体中固溶的合金元素原子半径较大，这些元素的原子任意分??布于Ｙ基体间，增加了固溶体的晶格常数，导致Ｎｉ晶格发生畸变，引起长程内应??力场，阻碍位错运动［４］；位错在Ｙ基体中运动时还需要克服溶质原子的钉扎作用??带来的阻力，即克服短程应力场所需流变应力；当合金中出现的堆垛层错与Ｙ基??体的结构不同时，溶质原子在两者中的分布浓度也有差异，导致了溶质原子非均??匀分布的状态，此时位错运动经过这些区域需要更高的能量，即“铃木效应”?［６１。??在合金中这些固溶作用是同时发生的，又相互制约，从而形成了比较理想的Ｙ固??溶体。??（２）沉淀强化??作为单晶合金中最重要的强化相，／析出相是
【参考文献】：
期刊论文
[1]AlCrFeNiTi高熵合金热稳定性的研究[J]. 农智升,李宏宇,王继杰. 稀有金属材料与工程. 2018(01)
[2]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)
[3]单晶高温合金发展现状[J]. 陈荣章. 材料工程. 1995(08)
本文编号：3289099
【文章来源】：中国科学技术大学安徽省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：123 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１－３高温合金发展历程Ａ??Ｆｉｇ．?１－３?Ｔｈｅ?ｈｉｓｔｏｒｉｃ?ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ?ｏｆ?ｓｕｐｅｒａｌｌｏｙｓ１５１??
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Ａｌ??相，是镍基单晶高温合金的主要强化相Ｗ。难熔元素的添加造成的ＣＴ、…Ｐ或Ｒ??等ＴＣＰ相，对合金的蠕变性能有严重损害。此外，合金中有益添加元素Ｃ、Ｂ??等可以在晶界或枝晶间区域析出碳化物和硼化物，强化小角度晶界并能降低热裂??倾向［３，５］。??Ｄｉｓｏｒｄｅｒｅｄ，?ＦＣＣ?＾?Ｏｒｄｅｒｅｄ，?Ｌ１２??〇－Ｌ￡＞－Ｑ?〇?籲＃?叫??ｆＶ－Ｖ?ｊ?Ｎｉ（Ｃｏ，Ｃｒ，Ｍｏ，?＼?Ａｎ??广＇，Ｗ，Ｒｅ，Ｒｕ）?－?ＡＩ＇Ｔｉ??（ａ）?—?（ｂ）??图１－６ｙ相和＾相中的原子排布Ａ??Ｆｉｇ．?１－６?Ａｒｒａｎｇｅｍｅｎｔｓ?ｏｆ?ａｔｏｍｓ?ｉｎ?（ａ）?ｙ?ｐｈａｓｅ?ａｎｄ?（ｂ）?ｙｒ?ｐｈａｓｅ１５１??（１）固溶强化??单晶合金中的Ｙ相是Ｎｉ的固溶体，晶格排布属于面心无序结构，Ｃｏ、Ｃｒ、Ｗ、??Ｍｏ等合金元素可固溶基体，如图１－６［５，７］所示。Ｙ基体产生固溶强化效应可能与以??下几方面有关：Ｙ基体中固溶的合金元素原子半径较大，这些元素的原子任意分??布于Ｙ基体间，增加了固溶体的晶格常数，导致Ｎｉ晶格发生畸变，引起长程内应??力场，阻碍位错运动［４］；位错在Ｙ基体中运动时还需要克服溶质原子的钉扎作用??带来的阻力，即克服短程应力场所需流变应力；当合金中出现的堆垛层错与Ｙ基??体的结构不同时，溶质原子在两者中的分布浓度也有差异，导致了溶质原子非均??匀分布的状态，此时位错运动经过这些区域需要更高的能量，即“铃木效应”?［６１。??在合金中这些固溶作用是同时发生的，又相互制约，从而形成了比较理想的Ｙ固??溶体。??（２）沉淀强化??作为单晶合金中最重要的强化相，／析出相是
【参考文献】：
期刊论文
[1]AlCrFeNiTi高熵合金热稳定性的研究[J]. 农智升,李宏宇,王继杰. 稀有金属材料与工程. 2018(01)
[2]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)
[3]单晶高温合金发展现状[J]. 陈荣章. 材料工程. 1995(08)
本文编号：3289099
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