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镍基单晶高温合金有哪些内容值得学习?

厂家:上海炫纵实业 浏览量:发布时间:2021-10-28 17:28:37

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镍基单晶高温合金有哪些内容值得学习?由于离心作用引起的蠕变损伤是单晶合金叶片的主要失效机制,所以持久强度是单晶合金的重要性能指标,目前对其蠕变变形、断裂行为及其微观机理进行了深入研究。Kakehi发现,镍基单晶高温合金在蠕变载荷下仍然表现出拉压不对称性和各向异性,但与屈服强度的非对称性不同,将其归结为是否产生孪晶。[

镍基单晶高温合金有哪些内容值得学习?

由于离心作用引起的蠕变损伤是单晶合金叶片的主要失效机制,所以持久强度是单晶合金的重要性能指标,目前对其蠕变变形、断裂行为及其微观机理进行了深入研究。Kakehi发现,镍基单晶高温合金在蠕变载荷下仍然表现出拉压不对称性和各向异性,但与屈服强度的非对称性不同,将其归结为是否产生孪晶。[结果表明,两种取向都能产生孪晶,因此其持久强度具有拉压不对称性,而在[111]方向的蠕变仅与位错运动有关,因此没有这一特征。

单晶体高温合金的蠕变特性是由晶体的各向异性决定的。当晶体的取向和精确取向有很小偏差时,就会对晶体的性能产生很大的影响。如果偏差超过一定值,就会导致单晶性能优势的丧失。所以,人们对晶粒的蠕变特性和取向的关系作了很多研究。PengeSass和Sass都认为蠕变强度与基体参与变形的通道数目有关,[001].[011]和[111]中参与变形的基体通道数量分别为1.2.3,结果表明,按此顺序,流变率呈上升趋势,特别是在[111]方向上,螺型位错在{100}面上基本没有滑移。但是,有学者提出立方体滑动的迹线只是由于多次八面体交滑移所致,MAR-M247和MARM200单晶合金在760℃下的持久寿命按[111],Matan和[011]次序降低,Matan和Sass结果表明,在中温范围内,单晶合金的蠕变特性,特别是瞬态蠕变率和瞬态蠕变率对偏离[001]角度差十分敏感,但大多数关于单晶高温合金各向异性的研究,较少关注与组织因子相结合,特别是凝固过程中产生的枝晶结构,这一点在高温下表现得尤为明显。

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单晶合金

在单晶高温合金蠕变过程中,由于温度、应力等因素的综合作用,其微观结构上出现了许多独特的变化,如界面位错网络的形成。合金元素集中在界面附近,但是最显著的特征是形成了所谓的筏状组织,这就是γ’在某些方向上发生了向粗化。第一次对[001]取向镍基单晶合金中γ'形筏形现象进行了详细的研究,这一现象也在其他文献中得到了证实。Fredhiolm等人根据筏状γ'相位的不同特征将其分为两类:一类是与外加应力方向垂直的筏形形;一类是P形,筏形γ'与所加应力方向平行。这两种合金分别是在不同的合金结构和应力状态下形成的,负错配度的合金受拉应力或正错配度下N筏。对于负错配度的合金,在压应力和正错度的情况下,都会形成“P”型,筏形γ'的某些实验结果与该规律相矛盾,被认为是缺乏高温条件下错误的信息,由于γ相和γ'相的热膨胀系数不同,在一些合金室温和高温下,错配程度可能有不同的符号。同时,也有关于γ'形筏型的新类型,这是彭志方观察到,在蠕变过程中γ'相与应力轴垂直的层片状结构,田素贵观察到γ'相垂直于应力轴的网状结构。伽马形筏的形状是多样的,并可能呈现出不同的方式和规律。

研究表明,γ'形筏子源于合金元素在应力作用下的定向扩散,而应力是由γ/γ'错配应力和外力叠加而成。压力的影响甚至超过了浓度梯度,在应力梯度的作用下,γ'相与铝.钛.钽等元素形成元素铬.钼等沿相反方向扩散,导致γ'相沿特定方向增长,然后不同的γ'互相连接,就形成了完美的筏形。所以γ'形筏过程的动力学表现出非线性特征,可以分为三个阶段:第一阶段受合金元素的定向扩散控制,定向延伸率很低;第二阶段通过γ'相互联结实现,α'相长宽比快速增加,而第三阶段γ相向延伸速度迅速下降,这是由于元素的定向扩散驱动力减少,扩散距离增加而导致的。而且木筏γ'相位的不均匀影响了进一步的连接。它的动力学曲线如图1-7所示,其中的圆形和三角形分别用透射电镜和X光X光测定。

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