田素贵
,
薛永超
,
曾征
,
舒德龙
,
谢君
稀有金属材料与工程
通过对一种镍基单晶合金进行中温不同应力条件下的蠕变性能测试及组织结构与断口形貌观察,研究了合金在蠕变期间的损伤及断裂机制.结果表明:合金在蠕变后期的变形机制是主、次滑移系的交替开动,主/次滑移系的多次交替开动,可在两滑移系交错区域的γ'/γ两相界面萌生裂纹;随蠕变进行,沿与应力轴垂直的γ’/γ两相界面发生裂纹的扩展,形成与＜110＞方向平行的正方形解理面,其中,裂纹在(001)面沿＜110＞方向扩展,与{111)二次解理面相截时,可终止裂纹扩展.这是使(001)解理面具有四方形特征的原因.由于蠕变期间在不同横断面发生多个微裂纹扩展,并在裂纹尖端沿较大剪切应力方向形成撕裂棱或发生二次解理,使多个裂纹连通,直至发生蠕变断裂.这是使合金蠕变断口呈现凹凸不平多层次解理特征的主要原因.
关键词:
镍基单晶合金
,
蠕变性能
,
双取向滑移
,
裂纹萌生与扩展
,
蠕变断裂
舒德龙
,
田素贵
,
梁爽
,
张宝帅
材料工程
doi:10.11868/j.issn.1001-4381.2016.000599
通过蠕变性能测试和组织形貌观察,研究了一种Re含量为4.5％Re(质量分数,下同)的镍基单晶合金的高温蠕变行为、变形和损伤机制.结果表明,4.5％Re合金在980℃/300MPa的蠕变寿命为169h.蠕变初期,合金中立方γ'相转变为垂直于应力轴的N型筏状结构.稳态蠕变期间,合金的变形机制为位错在基体中滑移和攀移越过筏状γ'相.蠕变后期,合金的变形机制为位错在基体中滑移和剪切进入筏状γ'相.由于γ基体通道较窄,位错在基体通道中滑移所需的阻力较大.剪切进入γ'相的〈110〉超位错可由{111}面交滑移至{100}面,形成K-W锁,从而抑制位错的滑移和交滑移,这是合金具有较好蠕变抗力的主要原因.主/次滑移位错的交替开动,可致使筏状γ'相扭曲,并促使裂纹在筏状γ/γ'两相界面萌生;裂纹沿垂直于应力轴方向扩展,直至断裂,这是合金的蠕变断裂机制.
关键词:
镍基单晶合金
,
铼
,
蠕变
,
变形机制
,
K-W锁
王欣
,
汤智慧
,
刘晨光
,
李春志
,
赵振业
材料科学与工艺
doi:10.11951/j.issn.1005-0299.20160286
疲劳是涡轮叶片的一种主要失效模式.本文开展了DD11单晶合金在650℃中温条件下2种应力集中系数(Kt=1(光滑状态)、Kt=3(缺口状态))的旋转弯曲疲劳性能研究,对比了2种应力集中系数下的疲劳强度,并开展了相关断口分析.结果表明:应力集中系数由Kt=1增大到Kt=3时,疲劳极限由446 MPa降低为311 MPa,说明DD11单晶合金疲劳性能存在应力集中敏感性;疲劳寿命由105提高到107时,光滑状态由600 MPa降低为420 MPa,疲劳强度降低幅度为180 MPa,而缺口状态由370 MPa降低为290 MPa,降低幅度为80 MPa,说明应力集中条件下DD11单晶合金的疲劳寿命对于外载变化较敏感.断口分析表明,光滑试样断口(应力500 MPa/疲劳寿命9.7×105)由几个相交的光滑晶体学平面组成,疲劳源萌生在距表面100μm左右的铸造孔洞;缺口试样断口(应力340 MPa/疲劳寿命8.1×105试样)呈平面状,与应力轴垂直,为多源疲劳模式,疲劳源观察到小刻面,在加工刀痕不连续位置萌生.
关键词:
镍基单晶合金
,
旋转弯曲疲劳
,
应力集中
,
敏感性
,
中温
