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Effect of Threshold Stress on Anisotropic Creep Properties of Single Crystal Nickel-Base Superalloy SRR99

材料科学技术（英文）

关键词: 单晶镍基合金 , 门槛应力 , 各向异性 , 蠕变性能 , 镍基单晶高温合金 , 透射电子显微镜 , TEM观察 , 压力分布

Re及温度对单晶镍基合金晶格常数及错配度的影响

王明罡 , 田素贵 , 于兴福 , 钱本江

稀有金属材料与工程

通过对不同状态及不同Re含量单晶镍基合金进行高、低温X射线衍射谱线测定及组织形貌观察,研究Re含量及温度对单晶镍基合金中γ、γ'两相晶格常数及错配度的影响.结果表明:铸态合金中γ、γ'两相有较大的晶格常数及错配度;经完全热处理后,立方γ'相以共格方式嵌镶在γ基体中,合金中两相的晶格常数及错配度略有减小;长期时效使γ'相粗化后,两相之间出现界面位错,使合金中两相的晶格常数及错配度绝对值增加.随Re含量增加,合金中γ、γ'两相在室温的晶格常数增大,错配度的绝对值减小.与γ'相相比,γ基体相有较大的膨胀系数,因此,随温度提高,合金中两相晶格错配度的绝对值增大.

关键词: 单晶镍基合金 , X射线衍射分析 , 晶格常数 , 错配度

W含量对单晶镍基合金组织与性能的影响

田素贵 , 杜洪强 , 王春涛 , 孟凡来 , 水丽 , 胡壮麒

航空材料学报 doi:10.3969/j.issn.1005-5053.2006.03.004

通过对两种成分单晶镍基合金进行蠕变曲线测定,长期时效处理及组织形貌观察,研究了元素W含量对单晶合金组织与性能的影响.结果表明:在Ni-A1-Cr-Ta-Co-x%W-5.5%Mo系单晶合金中,4wt%W合金在982℃,200MPa条件下,具有较长的蠕变寿命,随W含量增加到6wt%,合金的蠕变寿命明显降低.高W合金在有/无应力时效期间,析出针状μ相,使合金基体出现难溶元素的贫化区,是导致合金蠕变寿命降低的主要原因.其中μ相在(001)晶面沿<110>方向呈相互平行、或垂直的针状形貌析出,沿{111}晶面呈片状方式生长,且与γ′相相邻.

关键词: 单晶镍基合金 , 元素W , 蠕变 , 时效 , TCP相

一种单晶镍基合金的高温蠕变损伤

田素贵 , 周惠华 , 张静华 , 杨洪才 , 徐永波 , 胡壮麒

金属学报

测定了[001]取向单晶镍基合金的蠕变曲线，并利用SEM和TEM对蠕变后期的微观组织结构进行了观察结果表明：蠕变第三阶段结构特征是大量位错切入筏状γ'相．降低了台金的蠕变抗力两个滑移系统交割产生滑移台阶，连续的交替滑移使筏状γ'相发生扭曲、并产生微裂纹是蠕变断裂的直接原因

关键词: 单晶镍基合金 , dislocation , creep , fracture

一种无铼二代镍基单晶高温合金蠕变机制研究

于兴福 , 杜洪强 , 田素贵 , 宁英 , 王铁军 , 崔树森

稀有金属材料与工程

通过对一种镍基单晶合金中温高应力条件下的蠕变曲线的测定和微观组织及断裂后合金中位错组态的衍衬分析,研究中温高应力条件下单晶合金的组织演化及变形特征.结果表明:在中温高应力条件下,该合金的蠕变激活能Q为(462±20) kJ/mol,表观应力指数na＝4.34.表明在试验温度和应力范围内,合金具有较好的蠕变抗力.位错组态衍衬分析表明,蠕变期间切入γ相内的<110>超位错既可在{100}立方体滑移系中运动,也可在{111}八面体滑移系中运动；位错在运动中相遇发生位错反应,形成的超位错可交滑移至{100}立方体滑移面.位于2个不同{100}六面体滑移面的位错在运动中相遇,可发生位错反应,生成的位错可在{111}八面体滑移系中运动.

关键词: 单晶镍基合金 , 蠕变 , 组织演化 , 变形特征 , 位错

单晶镍基合金蠕变期间γ'相的定向生长及影响因素

于兴福 , 田素贵 , 卢旭东 , 李唐 , 夏丹 , 崔树森

稀有金属材料与工程

通过测算不同成分Ni-Cr-Co-W-Mo-Al-Ta系单晶合金在蠕变期间元素扩散的迁移率和γ'相定向粗化速率,研究了元素之间相互作用对扩散速率及γ'相定向粗化速率的影响.结果表明:在γ'相定向粗化期间,合金中γ'相的筏形化速率随成分和应力不同而变化,且γ'相筏形化时间随施加应力的提高而缩短,其中,元素扩散及γ'相定向粗化的驱动力与施加应力及弹性模量相关.元素之间的相互作用对元素Al的扩散速率有影响,随合金中难熔元素Ta+Mo总含量及Ta/W的比值增加,可提高Al的扩散激活能,降低Al的扩散速率,延长γ'相的筏形化时间.在γ'相定向筏化的扩散场中,由原子偏聚形成有序相是自由能降低的自发过程,其中较大半径的Al、Ta原子迁移至{100}晶面,可形成异类原子结合键及稳定的原子堆垛方式,是形成Ll2结构γ'有序相的主要原因.

关键词: 单晶镍基合金 , 蠕变 , γ'相定向粗化 , 元素相互作用 , 扩散迁移率

单晶镍基合金蠕变时γ'组织形态变化的计算机模拟

冯华

材料热处理学报 doi:10.3969/j.issn.1009-6264.2000.02.007

运用有限元法及能量扰动法对单晶镍基合金蠕变过程显微组织的变化进行了动态模拟.模拟结果表明在外加拉或压应力下显微组织不同的变化过程.该变化对单晶镍基合金在蠕变经过一定时间后的点阵参数和点阵错配度有影响.

关键词: 有限元法 , 单晶镍基合金 , 蠕变 , 计算机模拟

单晶镍基合金的热处理及对蠕变性能的影响

王明罡 , 田素贵 , 于兴福 , 李唐 , 夏丹 , 雷军

材料工程 doi:10.3969/j.issn.1001-4381.2009.03.014

根据差热曲线分析制定出合金的热处理工艺,结合蠕变性能测试及组织形貌观察,研究了固溶温度对一种含Re单晶镍基合金蠕变性能的影响.结果表明:铸态合金组织中存在明显的成分偏析,其中元素Cr,Co,Re富集于枝晶干,元素Al,Ta,W等富集于枝晶间.采用不同温度固溶处理,合金具有不同的蠕变寿命.当固溶温度提高到1320℃时,可使合金成分的均匀化程度提高,难溶元素得到充分扩散,降低合金的枝晶干/间成分偏析,并抑制合金中TCP相的析出,可显著提高合金的蠕变抗力.与1300℃固溶处理相比较,合金经1320℃高温固溶处理后,其在1072℃,137MPa条件下的蠕变寿命由37h提高到230h.

关键词: 单晶镍基合金 , 固溶处理 , 组织结构 , 蠕变性能

[111]取向镍基单晶合金的组织结构与蠕变行为

苏勇 , 田素贵 , 于莉丽 , 于慧臣 , 张姝 , 钱本江

中国有色金属学报

通过蠕变曲线的测定及微观组织形貌观察,研究[111]取向镍基单晶合金在高温低应力条件下的组织结构与蠕变行为.结果表明:经完全热处理后,[111]取向单晶合金的组织结构是立方y′相以共格方式嵌镶在y基体中,并沿<100>方向规则排列；在1 040-1 080℃、137～180 MPa的温度和应力范围内,该取向单晶合金表现出明显的温度和施加应力敏感性.蠕变期间,y′相沿与应力轴呈一定角度形成筏状组织,蠕变后期在近断口区域筏状y′相发生粗化和扭折.[111]取向单晶合金在蠕变期间的变形特征是位错在y基体通道中运动和剪切筏状y′相,由于形变量较大,较多位错切入筏状y′相后使其形成亚晶结构,其中,蠕变后期大量位错切入筏状y′相导致合金的蠕变抗力降低,是合金发生蠕变断裂的主要原因.

关键词: 单晶镍基合金 , [111]取向 , 蠕变 , 组织演化 , 亚晶 , 变形特征

单晶镍基合金在拉伸蠕变期间的组织演化与分析

张姝 , 田素贵 , 钱本江 , 苏勇

稀有金属材料与工程

通过[001]取向镍基单晶合金拉伸蠕变期间的组织形貌观察,采用应力应变有限元方法计算出立方γ/γ’两相共格界面的von Mises应力分布,研究了合金在蠕变期间γ’相的定向粗化规律.结果表明,施加拉应力可改变立方γ/γ’两相的应力分布,使不同晶面发生晶格收缩与扩张应变,其中,(001)晶面产生晶格收缩可排斥较大半径的Al、Ti原子,(100)和(010)晶面沿平行于应力轴方向产生晶格扩张应变,可诱捕较大半径的Al、Ti原子,是使其γ’相沿扩张晶格的法线定向生长成为类似筛网层状结构的组织演化规律.并进一步提出蠕变期间发生元素扩散和γ’相定向生长的驱动力.

关键词: 单晶镍基合金 , 组织演化 , 蠕变 , 有限元分析