镍基铸造高温合金K52在900℃恒温氧化性能的研究

研究了镍基铸造高温合金K52在900 ℃和100 h下的氧化行为, 并与ЧC104-Bи合金进行了比较, 为K52合金的设计提供了实验基础与理论依据. 结果表明, 两种合金在900 ℃和100 h下的氧化动力学曲线均符合抛物线规律, 属于完全抗氧化级. X射线衍射、扫描电镜、电子探针元素面分布和能谱分析等实验表明, K52合金和ЧC104-Bи合金的氧化膜相似, 可分为三层: 外层以TiO2层为主, 性质疏松, 空隙较多, 没有形成连续氧化层; 中间层为连续、致密、平直的氧化物, 形成保护性氧化层, 以Cr2O3为主, 并含有少量尖晶石NiCr2O4及TiO2; 内层以Al2O3为主, 含有少量TiO2氧化物. K52合金的恒温抗氧化性能优于ЧC104-Bи合金.     

铝化与白金铝化涂层对MAR-M247镍基超合金之抗热腐蚀性质影响研究

本文研究MAR-M247镍基超合金表面经铝化涂层或白金铝化涂层处理后,其热腐蚀效应对腐蚀速率与显微组织之影响,并藉试片质量增加量的变化评估抗热腐蚀的能力.铝化涂层之主要组成为-βN iA l相,而白金铝化涂层表面的主要组成为PtA l2相,利用盐喷覆法将Na2SO4被覆在试片表面,置于热处理炉中观测其热腐蚀性.实验得知,铝化涂层和白金铝化涂层均可明显抑制MAR-M247的热腐蚀,且后者之效果更明显,此两种涂层在910℃之Na2SO4环境中的抗蚀性均较MAR-M247合金为佳.     

蠕变镍基单晶高温合金微观结构与界面特征的X射线小角散射研究

利用SAXS技术对蠕变过程中不同尺度范围的微观结构变化分析表明X射线小角散射(SAXS)与中子小角散射(SANS)测量的二维散射图具有明显的差异,由散射强度曲线的变化说明了蠕变过程中二次析出γ'相形貌和不同区域尺寸特征的改变情况.分析结果表明二次析出γ'相存在两类特征尺寸,在蠕变过程中沿[100]或[010]方向的变化趋势类似,均是在第一和第二阶段有所减小,在第三阶段又有所增大,相较而言,特征尺寸较大的γ'相变化也较为显著.二次析出γ'相在蠕变第二阶段元素扩散最严重,相表面最粗糙,在第三阶段两相界面又进一 关键词： 单晶高温合金 二次析出γ'相 X射线小角散射 微观结构     

镍基单晶合金多轴非比例加载低周疲劳研究

基于正交设计, 分别在680℃和850℃下进行DD3镍基单晶合金薄壁圆管试样([001]取向)拉/扭非比例加载低周疲劳试验, 研究等效应变范围、应变路径角、拉/扭载荷相位角、循环特性和温度诸因素对镍基单晶合金多轴低周疲劳寿命的影响作用. 疲劳试验数据的极差分析表明, 应变路径角、拉/扭载荷相位角和等效应变范围是影响疲劳寿命的主要因素. 将菱形应变加载路径区分为比例加载段和非比例加载段, 提出了表征非比例加载效应的等效应变参量, 并通过引入单晶应变三轴性因子反映拉/扭应变路径角对多轴疲劳寿命的影响. 用考虑非比例加载效应的等效应变范围和单晶应变三轴性因子构造循环塑性应变能损伤参量, 进行多元线性回归分析, 疲劳寿命回归模型与试验寿命具有很好的相关性, 所有试验数据都落在2.0倍的偏差分布带之内.      

Nanoscale Studies of the Chemistry of a René N6 Superalloy

Atom-probe field-ion microscopy (APFIM) is used to study partitioning of the alloying elements between the (FCC) and (L1₂) phases and their segregation behavior at / interfaces of a René N6 nickel-based superalloy. The atomic-scale resolution and real space reconstruction capability for elemental chemical mapping makes three-dimensional atom-probe microscopy especially suitable for subnanoscale investigations of complex multicomponent superalloys. Concentration profiles of this alloy, obtained from an atom probe analysis, reveal the partitioning behavior of the alloying elements in René N6. As anticipated, the matrix strengtheners, such as Mo and W, are partitioned to the (FCC) matrix, while Re segregates at the / interfaces; the Gibbsian interfacial excess of Re is determined by both one-dimensional (2.32 atoms nm^–2) and three-dimensional atom-probe microscopies (3.92 atoms nm^–2) and the values obtained are in reasonable agreement.     

K18C镍基高温合金光谱标准样品的研制

采用二次冶炼的方法炼制出K18C镍基高温合金光谱标准样品,其中包含C,Cr,Fe等16种元素。对标准样品的均匀性与稳定性进行了考察。结果表明所研制的K18C镍基高温合金标准样品成分均匀,稳定性优良,5年内各成分量值无变化。委托多家实验室进行协作定值,选择了合适的统计学方法对各协作单位的数据进行检验和计算,获得标准样品的标准值及其扩展不确定度。     

喷射成形FGH4095的热变形特征

研究了喷射成形高温合金FGH4095在温度为1010—1140℃、应变速率为0.001—10.0s^-1下的热变形行为,并使用双曲正弦模型建立了喷射成形FGH4095的本构方程.结果表明:本构方程预测结果与实验值符合较好,为喷射成形FGH4095热加工过程的数值模拟提供了较准确的模型.     

Effect of H impurity on misfit dislocation in Ni-based single-crystal superalloy: molecular dynamic simulations

The effect of H impurity on the misfit dislocation in Ni-based single-crystal superalloy is investigated using the molecular dynamic simulation. It includes the site preferences of H impurity in single crystals Ni and Ni₃Al, the interaction between H impurity and the misfit dislocation and the effect of H impurity on the moving misfit dislocation. The calculated energies and simulation results show that the misfit dislocation attracts H impurity which is located at the γ/γ' interface and Ni₃Al and H impurity on the glide plane can obstruct the glide of misfit dislocation, which is beneficial to improving the mechanical properties of Ni based superalloys.     

热障涂层-基体体系界面高温疲劳和断裂性能的实验研究

热障涂层(TBCs)作为发动机叶片的热防护涂层,能够显著提高叶片在高温环境下的使用寿命.本文围绕TBCs-镍基高温合金基体体系的界面性能,展开了比较系统的实验研究.通过实验方法得到了等温热处理前后陶瓷层的弹性模量、硬度及陶瓷层-粘结层界面的微结构的变化.结果显示,随着等温热处理时间的增加,弹性模量及硬度先增加后降低;氧化层随等温热处理时间和温度的增加逐渐增厚.利用本文提出的多相位角界面断裂韧性试验方法,建立了以应力强度因子为表征参数的TBCs界面失效准则.在假定界面间为粘性接触的条件下,预测了界面承载能力随陶瓷层弹性模量和氧化层厚度的变化趋势.通过热循环实验研究了TBCs-基体体系的热疲劳性能及失效机理.随着热循环高温保温时间的增加,热疲劳寿命先升高后降低,失效模式由界面失效转化为界面失效与陶瓷层失效并存;体系的失效由陶瓷层及氧化层的应变能密度、陶瓷层、氧化层及界面的断裂韧性,以及它们和界面微结构缺陷的相互作用共同决定.