关键词: Ni3Al; IC21 单晶合金; 低成本; 低密度; 高温力学性能; 抗氧化性能;
提交时间： 2023-03-19
摘要：针对高压涡轮导向叶片服役性能需求特点研发了一种低密度、低成本、高强度Ni3Al 基单晶合金IC21. 该合金的Re含量不大于1.5%, 密度小于8.0 g/cm3. 金相法测得合金的初熔温度约为1345 ℃. 经过标准热处理后, IC21 合金中g'相分布均匀, 体积分数为80%左右, 尺寸约为420 nm, 具有较高的g'相立方化程度和排列有序度. IC21 单晶合金在1100 ℃下抗拉强度为490 MPa, 屈服强度为470 MPa, 在1100 ℃, 140 MPa条件下的持久寿命可达170.5 h, 1150 ℃, 100 MPa条件下的持久寿命可达110.0 h. IC21 单晶合金具有良好的高温组织稳定性和较好的抗高温氧化性, 1080 ℃长期热暴露后, 没有拓扑密堆相析出, 在1100 和1150 ℃大气中100 h 的氧化动力学曲线遵循抛物线规律, 氧化增重速率分别为0.015 和0.045 mg/(cm2·h). 组织结构分析表明, 该单晶合金的高温强度主要来源于高的g'相含量、高的合金错配度和致密的界面位错网结构.
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关键词: 脆性断裂; 充氢; 微区塑性变形; 高强度低合金钢; 中子衍射; 晶格应变;
提交时间： 2023-03-19
摘要：利用飞行时间法中子衍射对比研究了充氢与未充氢1250 MPa超高强度钢的拉伸变形行为与轴向晶格变形特征,并观察了断口区组织形貌与晶粒取向特征. 在无加载条件下, 充氢试样的轴向(110)与(200)面间距分别大于和小于未充氢试样的对应面间距, 显示出四面体间隙中H原子的进入使轴向(110)面间距有所增加, 同时内部应力的平衡作用使轴向(200)面间距有所减少. 未充氢试样达到1250 MPa抗拉强度发生颈缩塑性断裂, 而含有8.0×10-6可扩散氢的试样在分步加载至500 MPa时发生脆性断裂. 中子衍射分析表明, 未充氢试样在拉应力加载至500 MPa时均基本符合线弹性变形, 但至700 MPa时, 轴向{200}晶粒比其余取向晶粒优先显示非线弹性变形, 至800 MPa时轴向{110}晶粒也出现非线弹性变形, 轴向{200}晶粒优先产生微屈服现象, 而轴向{211}晶粒仍然处于线弹性阶段; 充氢试样在拉伸至300 MPa时, 轴向{110}晶粒出现非线弹性变形, 至400 MPa时轴向{200}晶粒也出现非线弹性变形, 轴向{110}晶粒优先产生微屈服现象, 轴向{211}晶粒仍处于线弹性阶段. 断口剖面观察显示未充氢试样内形成明显的轴向<110>拉伸纤维织构, 而氢脆试样内除了明显的晶界裂纹萌生, 还有晶内裂纹扩展与局部晶体转动特征. 基于不同取向晶粒的微屈服概念, 解释了充氢导致轴向{110}晶粒优先微屈服而不是轴向{200}晶粒优先微屈服, 同时以氢伴随微区塑性变形的方式发生脆性断裂.
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关键词: 镍基825 合金; 晶界特征分布; 低ΣCSL晶界; 晶粒尺寸;
提交时间： 2023-03-19
摘要：采用工厂生产线上的冷拔机对镍基825 合金管材进行冷拔加工后再退火, 进行晶界工程(GBE)处理. 利用EBSD和取向成像显微技术(OIM)研究了不同冷拔变形量和不同退火温度对825 合金晶界特征分布(GBCD)的影响. 结果表明, 合金在冷拔变形5%, 1050 ℃退火10 min 时, 低Σ值重合位置点阵(ΣCSL, coincidence site lattice, Σ≤29)晶界的比例可提高到75%以上(Palumbo-Aust 标准), 同时形成大尺寸的“互有Σ3n取向关系晶粒的团簇”显微组织(n=1, 2, 3, ⋯). 随着再结晶退火前冷拔变形量的增加, 晶粒团簇的尺寸减小, 同时低ΣCSL晶界的比例也下降, 并且低ΣCSL晶界的比例随晶粒尺寸的增加而下降. 当合金经过5%的冷拔变形后, 在1050~1125 ℃退火处理10 min 时的晶界特征分布无明显变化, 退火温度对合金的低ΣCSL晶界比例影响较小; 当经过3%, 7%和10%的冷拔变形后, 合金的低ΣCSL晶界比例随着退火温度的升高不断下降.
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关键词: 形状记忆合金; Mn; 应力诱发e 马氏体; 滑移;
提交时间： 2023-03-19
摘要：采用OM, EBSD, XRD, TEM和SQUID研究了3 种不同Mn含量的固溶态Fe-(14~21)Mn-5.5Si-8.5Cr-5Ni 合金在马氏体转变开始温度Ms以上10 K (Ms+10 K)变形前后的形状记忆效应和微观组织. 结果表明, 固溶态Fe-(14~21)Mn-5.5Si-8.5Cr-5Ni 合金的形状记忆效应随Mn含量增加而增加. 这是由于: 一方面, 奥氏体屈服强度与应力诱发e 马氏体临界应力的差值随着Mn含量的增加而增大, 即提高Mn含量增强了奥氏体抵抗塑性变形的能力; 另一方面, Mn含量的提高减小了应力诱发e 马氏体的宽度, 抑制了a' 马氏体的引入, 从而提高了应力诱发e 马氏体的可逆性.
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关键词: Ti(C; N)-Al2O3; 液相扩散连接; 辅助脉冲电流; 界面反应; 接头强化;
提交时间： 2023-03-19
摘要：采用Cu-Zr 箔/Cu 箔/Cu-Zr 箔中间层对Ti(C, N)-Al2O3陶瓷基复合材料进行了液相扩散连接实验, 研究了辅助脉冲电流对元素扩散、界面反应产物及接头强化机制的影响. 结果表明, 液相扩散连接过程中辅助脉冲电流条件下可以在较低的焊接温度和较短的焊接时间内实现更高的接头强度. 辅助脉冲电流液相扩散连接工艺显著改变了Zr 和Cu在Ti(C, N)-Al2O3陶瓷基复合材料和钎缝中的扩散行为, 减少Zr 的活性, 抑制其与Al2O3陶瓷颗粒发生激烈的化学反应. 辅助脉冲电流可以抑制陶瓷颗粒相溶解进入焊缝以及界面扩散过渡层和Zr-Cu反应层的厚度, 确保焊缝强化以及界面强化, 这是辅助脉冲电流液相扩散连接接头具有较高强度水平的关键所在.
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提交时间： 2023-03-19
摘要：从先进镍基单晶高温合金的微观组织稳定性和力学行为2 个方面, 简要介绍了g'相筏化、TCP相析出、高温和超高温低应力蠕变以及低周和热机械疲劳的主要研究进展. 合金元素Ru的添加提高了合金的高温低应力蠕变寿命, 但也间接促进了拓扑倒置现象的发生. 随时效时间的延长和时效温度的升高, m 相中的难熔元素含量都会明显增加; 随着外加应力的增加, m 相的析出量增加, 压应力则相反. m 相在析出的过程中会形成大量的面缺陷, 这些缺陷会促进其它TCP相如P相和R相的形核. 在高温低应力蠕变的过程中, 镍基单晶高温合金中出现另一种重要的a<010>超位错, 通过滑移和攀移相结合的方式在g'相中缓慢运动. 在超高温蠕变条件下, 开始出现一个蠕变加速的孕育期, 这与g 基体在超高温下不同程度的宽化有关. Ru的添加显著降低了合金的层错能, 在低周疲劳的过程中可引起层错贯穿g /g'界面、a/6<112> Shockley 拖后位错切入g'相等复杂变形机制. 在热机械疲劳的过程中, 裂纹萌生的位置、微观结构的变化以及抗氧化性能都会影响镍基单晶高温合金的寿命.
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关键词: 异种金属焊接; 显微结构; 显微硬度; 成分分布; 晶界类型; 残余应变;
提交时间： 2023-03-19
摘要：利用OM, TEM, SEM, 显微硬度仪, AFM, 磁力显微镜(MFM)和扫描Kelvin 探针(SKPFM)等微观分析手段, 分析了先进压水堆核电站反应堆压力容器安全端异种金属焊接接头低合金钢A508/镍基焊料52M/奥氏体不锈钢316L的金相组织、显微硬度、主要合金元素、晶界类型以及残余应变的分布, 并对比了整个焊接接头不同厚度上的组织和性能. 结果表明,焊缝厚度方向上组织和硬度没有显著差别, 底焊位置出现一层未熔焊料形成的细小等轴晶, 在316L母材热影响区(HAZ)内残余应变较焊接件其它位置高, 熔合线附近具有复杂的微观结构、显微硬度、晶界类型、元素成分和残余应变分布. TEM和MFM分析表明, 母材316L基体内有富Cr, Mo元素的颗粒状析出相, SKPFM的结果显示该析出相Volta 电势较基体更负, 因而更不耐腐蚀.
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关键词: 单晶高温合金; 高温合金; 摩擦焊; 连接机理; 共有晶粒;
提交时间： 2023-03-19
摘要：采用SEM, TEM及EDS对制造焊接式整体涡轮叶盘所用的单晶DD3 与细晶GH4169 高温合金摩擦焊接界面进行了研究. 结果表明, 焊合区存在一条以GH4169 合金为主的摩擦变形带, 两侧单晶和细晶合金的热力影响区均形成了动态再结晶晶粒; 连接界面处于两侧合金的动态再结晶晶粒之间, 通过连接界面上的共有晶粒和共有晶界实现了两侧合金的连接;成分过渡主要发生在连接界面处的共有晶粒内和共有晶界处. TEM分析位置的共有晶粒(C2)与相邻GH4169 动态再结晶晶粒(C3)具有特殊的取向关系: [1ˉ14]C2 ∥ [1ˉ10]C3 和(220)C2 ∥ (220)C3 ; 在摩擦焊热循环及焊后热处理作用下, 共有晶粒、两侧动态再结晶晶粒都存在g' 相析出, g' 相呈细小的球形分布, 并与g 基体共格, 但未发现有g" 相析出.
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关键词: {114}<418>织构; 薄规格取向硅钢; 异常长大; 抑制剂;
提交时间： 2023-03-19
摘要：运用EBSD技术观察HiB钢在大压下率冷轧条件下薄规格样品的二次再结晶行为, 从而研究薄规格样品二次再结晶难以发生的原因. 通过渗氮处理添加抑制剂使二次再结晶能顺利发生, 并研究渗氮量对薄规格样品二次再结晶的影响,以及{114}<418>织构对黄铜与Goss 取向晶粒异常长大的影响. 结果表明, 在二次再结晶退火时, 相对于其它取向的晶粒, 两侧表层的{114}<418>取向附近的晶粒具有明显的长大优势, 并向中心层生长, 如果样品表层抑制剂强度不足, 其容易长大到样品的中心层吞并掉二次再结晶的核心而不利于二次再结晶的发生, 经渗氮补充抑制剂后能有效抑制表层晶粒的长大,从而有利于二次再结晶的发生和磁性能的提高; 在二次再结晶初期, {114}<418>取向附近的晶粒容易保留在发生异常长大的偏转Goss 取向晶粒和黄铜取向晶粒的中心处并形成岛晶而不利于它们的异常长大, 但该取向的晶粒对Goss 取向晶粒异常长大的影响较小.
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关键词: 镍基单晶合金; 蠕变; 位错; 层错; 变形机制;
提交时间： 2023-03-19
摘要：通过蠕变性能测试、组织形貌观察及位错组态的衍射衬度分析, 研究了镍基单晶高温合金在中温/高应力稳态蠕变期间的变形机制. 结果表明, 在760 ℃, 760 MPa和800 ℃, 650 MPa蠕变期间, 剪切g′相的位错可发生分解, 分解后领先的a/3<112>超点阵Shockley 不全位错切入g′相, 拖曳的a/6<112>Shockley 不全位错滞留在g′/g 相界面, 2 个不全位错之间形成超点阵内禀堆垛层错(SISF); 此外, 剪切进入g′相的超点阵位错可由{111}面交滑移至{100}面, 形成具有非平面位错芯结构的K-W锁, 可抑制位错的滑移和交滑移, 提高合金的蠕变抗力. 在850 ℃, 500 MPa蠕变期间, 合金中的层错消失, 部分剪切进入筏状g′相的a<110>超点阵位错可分解形成“2 个a/2<110>不全位错加反相畴界(APB)”的组态, 而合金中K-W锁的消失是由高温热激活致使立方体滑移的位错重新交滑移至八面体所致.
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