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镍基单晶高温合金相界与界面位错的相互作用 被引量:9
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作者 丁青青 李吉学 张泽 《电子显微学报》 CAS CSCD 2017年第2期91-95,共5页
本文通过在透射电子显微镜(TEM)中应用原位加热台,对镍基单晶高温合金进行了变温加热,观察研究了γ/γ'相界面与界面位错的相互作用。发现相界面迁移过程中不改变界面位错网络的位错密度,只会改变位错网络形态。研究发现界面位错的... 本文通过在透射电子显微镜(TEM)中应用原位加热台,对镍基单晶高温合金进行了变温加热,观察研究了γ/γ'相界面与界面位错的相互作用。发现相界面迁移过程中不改变界面位错网络的位错密度,只会改变位错网络形态。研究发现界面位错的弹性应力场能够阻碍γ'相长大,使界面产生向γ'相凹进的凹槽。 展开更多
关键词 镍基单晶高温合金 相界面 界面位错 原位TEM
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碳对镍基单晶高温合金凝固缺陷影响的研究进展 被引量:8
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作者 王晓娟 刘林 +5 位作者 黄太文 杨文超 岳全召 霍苗 张军 傅恒志 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第3期148-156,共9页
镍基单晶高温合金因优异的高温力学性能而被广泛应用于先进航空发动机的涡轮叶片和导向叶片等热端部件中。近几十年来,随着单晶高温合金的发展,合金代次已由最初的第一代发展到第五代。在单晶高温合金逐代更替的过程中,一方面微量元素... 镍基单晶高温合金因优异的高温力学性能而被广泛应用于先进航空发动机的涡轮叶片和导向叶片等热端部件中。近几十年来,随着单晶高温合金的发展,合金代次已由最初的第一代发展到第五代。在单晶高温合金逐代更替的过程中,一方面微量元素碳由最初的完全去除发展到后来的限量使用,另一方面难熔元素(W、Mo、Ta和Re)的加入量逐渐增加。这是因为碳的加入可以减少氧化物,提高合金的纯净度,改善合金的可铸性,其主要的作用是控制由难熔元素增加所引起的雀斑、缩松、杂晶和小角度晶界等凝固组织缺陷。目前,碳对镍基单晶高温合金中凝固缺陷影响的研究取得了一些进展,但也存在一定问题。研究表明雀斑的形成是糊状区液态金属流动所导致的枝晶生长停滞或枝晶熔断,通过碳的添加减缓液态金属流动以抑制雀斑的形成,但这一研究仅停留在定性阶段,在定量上仅有一些经验公式和判据,关于碳化物在糊状区的析出时间与析出量如何影响热质流动的证据欠缺,需进一步完善。研究发现缩松是凝固过程中固相和液相收缩率不同所引起的枝晶间的微小熔池,碳添加形成的适量碳化物可以通过后期生长填补枝晶间的孔洞以减少缩松,但此研究也只停留在实验现象和笼统的定性说明阶段,具体到碳化物添加量和缩松含量之间的关系还没有明确的规律,还需要深入探究。杂晶的形成与枝晶碎片、模壁过冷形核和籽晶回熔有关,碳的添加可以抑制热质流动,减少枝晶碎片,降低过冷形核,避免杂晶生成。小角度晶界的产生是由于枝晶弯曲和扭转变形,与热质流动无关,微量元素碳的添加虽然不能阻止这类缺陷出现,但可以起到晶界强化作用。目前,碳对杂晶和小角度晶界的影响无论从实验现象还是机理分析都非常欠缺,需要系统地进行研究。本文综述了碳对镍基单晶� 展开更多
关键词 镍基单晶高温合金 凝固缺陷
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镍基单晶高温合金力学性能各向异性的研究进展 被引量:6
3
作者 窦学铮 蒋立武 +1 位作者 宋尽霞 赵云松 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第24期154-168,共15页
镍基单晶高温合金凭借优良的高温力学性能和组织稳定性而成为目前制造先进航空发动机和燃气轮机叶片的主要材料,其力学性能各向异性对涡轮叶片的服役性能和安全可靠性至关重要,受到叶片设计师和制造专家的高度重视。为了满足更严苛的使... 镍基单晶高温合金凭借优良的高温力学性能和组织稳定性而成为目前制造先进航空发动机和燃气轮机叶片的主要材料,其力学性能各向异性对涡轮叶片的服役性能和安全可靠性至关重要,受到叶片设计师和制造专家的高度重视。为了满足更严苛的使用要求,国内外都在不断研发新型的镍基单晶高温合金来提升叶片承温能力,但是对新型合金力学性能各向异性的研究还不是很全面,对新添加元素的作用机理也有待进一步的研究。近些年来,国内外相关研究表明,镍基单晶高温合金力学性能各向异性与温度、应力等因素有关,不同的单晶合金表现出不同的规律。镍基单晶高温合金的拉伸性能具有明显的各向异性,随着温度的升高,其原子扩散能力增强,开动滑移系的数量增多,拉伸性能的各向异性减弱。随着合金成分中难熔元素含量的增加,滑移系的位错交截概率或变形协调性发生变化,合金表现出不同的拉伸性能各向异性。在中温高应力条件下,合金蠕变性能存在显著的各向异性。随着应力的升高,[001]取向的蠕变性能显著降低,[111]取向变化较小,这与应力变化对滑移系数量的影响有关。随着难熔元素含量的增加,合金不同取向滑移系的开动和层错的形成更容易,从而影响蠕变性能的各向异性。在高温低应力条件下,[111]取向蠕变性能较好,[001]和[011]取向较差,但蠕变各向异性减弱。低周疲劳性能也具有明显的各向异性,[001]取向的疲劳寿命最长,[011]取向次之,[111]取向最短;而高周疲劳性能按[111]、[001]、[011]取向的顺序依次降低,主要与弹性模量、滑移系开动的数量和Schmid因子等因素有关。本文详细介绍了镍基单晶高温合金拉伸、蠕变、疲劳等力学性能各向异性的研究进展,揭示了不同晶体取向合金的失效机理,分析了新型镍基单晶高温合金力学性能各向异性相关研� 展开更多
关键词 镍基单晶高温合金 各向异性 晶体取向 力学性能 失效机理
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微孔在一种三代镍基单晶高温合金热处理及持久试验过程中的演化
4
作者 张雪煜 刘丽荣 +1 位作者 赵云松 张剑 《材料热处理学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第8期100-107,共8页
利用扫描电镜、Image Pro Plus软件和Nano Measurer软件研究了微孔在铸态、固溶处理态和完全热处理态的一种三代镍基单晶高温合金中的形貌及尺寸,采用蠕变试验机研究了微孔在合金持久试验过程中的演化。结果表明:铸态合金枝晶间区域γ/... 利用扫描电镜、Image Pro Plus软件和Nano Measurer软件研究了微孔在铸态、固溶处理态和完全热处理态的一种三代镍基单晶高温合金中的形貌及尺寸,采用蠕变试验机研究了微孔在合金持久试验过程中的演化。结果表明:铸态合金枝晶间区域γ/γ′共晶边缘存在少量的不规则形状的微孔,微孔的体积分数约为0.09%,平均尺寸约为9.54μm;经固溶处理后合金中会产生圆形和方形的固溶微孔,固溶处理(1325℃)时间由4 h延长到8 h,固溶微孔的体积分数由0.42%增加到0.46%,增加了约10%。时效处理对固溶微孔的体积分数没有明显影响。固溶微孔会在合金持久过程中发展为裂纹源,最终导致持久断裂,方形微孔更易发展成裂纹。 展开更多
关键词 镍基单晶高温合金 微孔 固溶处理 持久试验
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两种“W替Re”型低成本第二代镍基单晶高温合金的高温持久变形机制
5
作者 周章瑞 吕培森 +3 位作者 赵国旗 张剑 赵云松 刘丽荣 《材料研究学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第5期371-380,共10页
用扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)观察两种“W替Re”型低成本第二代镍基单晶高温合金分别在982℃/248 MPa和1070℃/137 MPa条件下持久变形断裂后的微观组织,研究了其变形的机制。结果表明,两种合金的持久性能均达到第二代单晶高温合金的... 用扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)观察两种“W替Re”型低成本第二代镍基单晶高温合金分别在982℃/248 MPa和1070℃/137 MPa条件下持久变形断裂后的微观组织,研究了其变形的机制。结果表明,两种合金的持久性能均达到第二代单晶高温合金的水平;持久变形断裂后γ’相连接并合并成“N型筏”结构,随着与距离断口位置的接近γ’相的扭曲变形程度加剧。在相同条件下8.5W+1.0Re合金γ’相的筏形化程度比8.0W+1.5Re合金低;与982℃/248 MPa条件相比,在1070℃/137 MPa下两种合金持久变形断裂后的界面位错网更加致密。在相同条件下,8.0W+1.5Re合金比8.5W+1.0Re合金的位错网更致密,8.5W+1.0Re合金在两条件下持久变形断裂后都能观察到剪切进γ’相的a<010>超位错;两种合金失稳断裂的主要原因是,γ基体中的a/2<110>位错剪切进入γ’相使筏形γ’相变形加剧,裂纹在γ/γ’界面处萌生和扩展,最终使合金断裂;γ/γ’两相界面上的位错网和a<010>超位错可在一定程度上提高合金的持久变形抗力。 展开更多
关键词 金属材料 镍基单晶高温合金 持久性能 变形机制 筏形γ’相
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基于位错运动的镍基单晶各向异性蠕变寿命预测 被引量:3
6
作者 张诚江 胡卫兵 +3 位作者 王佳坡 童文伟 温志勋 岳珠峰 《稀有金属材料与工程》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2019年第12期3930-3938,共9页
对3种不同取向的DD6镍基单晶高温合金进行了980℃下的蠕变试验,结果表明镍基单晶高温合金蠕变失效机理是材料内部微孔洞的萌生与微裂纹的扩展,其本质是由位错运动造成的。采用透射电镜(TEM)对蠕变初期[001]、[111]和[011]3种取向的单晶... 对3种不同取向的DD6镍基单晶高温合金进行了980℃下的蠕变试验,结果表明镍基单晶高温合金蠕变失效机理是材料内部微孔洞的萌生与微裂纹的扩展,其本质是由位错运动造成的。采用透射电镜(TEM)对蠕变初期[001]、[111]和[011]3种取向的单晶合金的位错形貌进行观测,发现其分别符合八面体滑移系开动、六面体滑移系开动与两滑移系同时开动的特征。针对上述微观现象,基于晶体塑性理论建立了考虑Orowan效应与位错阻碍效应的蠕变本构模型与蠕变损伤模型,并根据试验得到的蠕变曲线拟合了模型参数。该模型的有限元模拟结果与单晶材料的蠕变断口形貌相互印证,解释了单晶蠕变的各向异性的力学行为。 展开更多
关键词 镍基单晶高温合金 位错运动 蠕变断口 晶体塑性
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DD6合金涡轮叶片裂纹失效分析 被引量:2
7
作者 刘欢 张开阔 +1 位作者 佟文伟 李艳明 《航空发动机》 北大核心 2020年第6期87-91,共5页
为了确定DD6合金涡轮叶片在工作过程中叶身排气窗处产生的裂纹的性质和产生原因,对裂纹叶片进行了外观检查、断口分析、成分分析和组织分析。结果表明:DD6合金涡轮叶片裂纹是叶片排气窗间隔墙内腔转接部位再结晶引起的疲劳开裂,再结晶... 为了确定DD6合金涡轮叶片在工作过程中叶身排气窗处产生的裂纹的性质和产生原因,对裂纹叶片进行了外观检查、断口分析、成分分析和组织分析。结果表明:DD6合金涡轮叶片裂纹是叶片排气窗间隔墙内腔转接部位再结晶引起的疲劳开裂,再结晶晶粒产生于叶片生产过程中固溶处理之后;叶片其他排气窗间隔墙内腔表面存在小裂纹,是在叶片生产过程的再结晶检测工序中腐蚀液流进内腔侵蚀再结晶晶粒边界所致;并通过模拟试验再现了再结晶晶粒和小裂纹的产生。提出了增加叶片内腔再结晶检测控制、改进叶片排气窗结构或铸造工艺的建议。 展开更多
关键词 失效分析 涡轮叶片 镍基单晶高温合金 DD6 再结晶 航空发动机
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镍基单晶高温合金再结晶过程仿真分析 被引量:2
8
作者 罗应娜 《铸造技术》 CAS 北大核心 2014年第3期439-441,共3页
以DD6镍基单晶高温合金为对象,建立了合金再结晶过程中晶粒形核长大、储能分布的数学模型,利用计算机模拟技术分析了材料热处理过程中再结晶的动力学曲线。模拟结果和文献实验结果具有很高的吻合度,为镍基单晶高温合金蠕变性能的优化提... 以DD6镍基单晶高温合金为对象,建立了合金再结晶过程中晶粒形核长大、储能分布的数学模型,利用计算机模拟技术分析了材料热处理过程中再结晶的动力学曲线。模拟结果和文献实验结果具有很高的吻合度,为镍基单晶高温合金蠕变性能的优化提供了参考。 展开更多
关键词 镍基单晶高温合金 再结晶 变形储能
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基于筏化的镍基单晶合金高温蠕变模型
9
作者 王佰智 付强 于洪飞 《航空动力学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第10期2325-2330,共6页
采用应力法以及界面能法对不同取向的镍基单晶合金在950℃下的筏化类型进行了预测.上述两种方法的筏化预测结果一致,[001]取向为N型筏化,[011]取向为P型筏化,[111]取向不筏化.进一步,根据筏化预测结果以及晶体滑移理论,结合Kachanov-Rob... 采用应力法以及界面能法对不同取向的镍基单晶合金在950℃下的筏化类型进行了预测.上述两种方法的筏化预测结果一致,[001]取向为N型筏化,[011]取向为P型筏化,[111]取向不筏化.进一步,根据筏化预测结果以及晶体滑移理论,结合Kachanov-Robotnov(K-R)损伤演化公式,建立了一个镍基单晶合金蠕变模型,采用该模型并结合商用有限元软件Abaqus的用户材料子程序(UMAT)二次开发接口,对[001],[011]和[111]取向下的CMSX-4镍基单晶合金,在950℃,180~450MPa应力条件下的蠕变变形行为进行了模拟.该模型能够准确预测镍基单晶合金的筏化类型以及滑移系开动规律,更加符合材料的蠕变变形物理机制,因此模型可以对镍基单晶合金的高温蠕变曲线的第2,3阶段进行很好的模拟,并得到了试验的验证. 展开更多
关键词 镍基单晶合金 筏化 蠕变 晶体滑移 本构模型
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Al含量对镍基单晶合金组织及持久性能的影响
10
作者 孙跃军 葛艳辉 张军 《热加工工艺》 CSCD 北大核心 2011年第2期40-43,共4页
研究了铝含量对一种镍基单晶合金铸态和热处理态显微组织的影响,测试了单晶合金的高温持久性能,利用金相显微镜、SEM、TEM、XRD等考察了持久断裂试样的微观形貌。结果表明,单晶合金的铸态组织由粗大的γ'、细小的γ'和γ组成,... 研究了铝含量对一种镍基单晶合金铸态和热处理态显微组织的影响,测试了单晶合金的高温持久性能,利用金相显微镜、SEM、TEM、XRD等考察了持久断裂试样的微观形貌。结果表明,单晶合金的铸态组织由粗大的γ'、细小的γ'和γ组成,随Al含量的增加,粗大的γ'相数量增多、尺寸增大。固溶处理不能使粗大的γ'完全固溶,持久断裂裂纹主要在粗大的γ'/γ界面产生,并沿γ'/γ界面扩展,严重损伤合金的高温持久性能。 展开更多
关键词 镍基单晶合金 铝含量 显微组织 持久性能
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镍基单晶高温合金DD6气膜孔热机械疲劳试验 被引量:12
11
作者 蒋康河 陈竞炜 +3 位作者 荆甫雷 张斌 胡殿印 王荣桥 《航空动力学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第5期980-986,共7页
涡轮冷却叶片气膜孔边存在大应力梯度,且服役时承受交变的机械载荷和热载荷,热机械疲劳(TMF)是其主要失效模式。通过开展带气膜孔和不带气膜孔的薄壁圆管试件TMF试验研究了气膜孔对镍基单晶高温合金TMF寿命的影响。结果表明最大循环应力... 涡轮冷却叶片气膜孔边存在大应力梯度,且服役时承受交变的机械载荷和热载荷,热机械疲劳(TMF)是其主要失效模式。通过开展带气膜孔和不带气膜孔的薄壁圆管试件TMF试验研究了气膜孔对镍基单晶高温合金TMF寿命的影响。结果表明最大循环应力在300~500MPa应力范围内,循环应力幅值与镍基单晶高温合金TMF寿命呈现良好的对数线性关系,且气膜孔导致镍基单晶高温合金TMF寿命下降可达82.5%。继而完成了横向取向分别为〈010〉、〈110〉方向的气膜孔模拟件试验,结果表明气膜孔取向为〈110〉时寿命最短,仅为〈010〉取向的40.0%。最后开展了不同制孔工艺下的气膜孔模拟件试验,结果表明激光制孔气膜孔模拟试件寿命仅为电液束制孔气膜孔模拟试件的54.0%。气膜孔模拟件断口分析表明:TMF裂纹均萌生于气膜孔边,源区氧化严重;裂纹沿着大致与气膜孔边垂直的方向扩展。 展开更多
关键词 镍基单晶高温合金DD6 气膜孔 热机械疲劳 横向取向 制孔工艺
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长期时效对两种低Re镍基单晶高温合金显微组织和持久性能的影响 被引量:1
12
作者 刘志远 方向 郭圣东 《材料热处理学报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第4期112-120,共9页
采用扫描电镜和蠕变试验机研究了长期时效对两种低Re镍基单晶高温合金(1.0Re和1.5Re合金)显微组织和持久性能的影响。结果表明:在980℃/1000 h的长期时效处理过程中,合金的γ′相发生粗化和连接,1.0Re合金粗化速率略大于1.5Re合金。980... 采用扫描电镜和蠕变试验机研究了长期时效对两种低Re镍基单晶高温合金(1.0Re和1.5Re合金)显微组织和持久性能的影响。结果表明:在980℃/1000 h的长期时效处理过程中,合金的γ′相发生粗化和连接,1.0Re合金粗化速率略大于1.5Re合金。980℃长期时效过程中两种合金均未析出TCP相,均表现出较好的组织稳定性。持久性能测试表明:200 h长期时效后1.0Re和1.5Re合金在1038℃/172 MPa的持久寿命较热处理态分别提高了16.8%和13.3%;随着长期时效时间的延长,持久寿命略有下降,长期时效1000 h后,1.0Re和1.5Re合金的持久寿命较热处理态分别下降了15.8%和14.9%。3种状态下两种合金持久寿命均相近,说明用0.5%W代替0.5%Re后起到相同的强化效果。 展开更多
关键词 低Re镍基单晶合金 长期时效 组织演化 持久性能
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一种第二代镍基单晶高温合金1150℃原位拉伸断裂机制研究 被引量:16
13
作者 马晋遥 王晋 +4 位作者 赵云松 张剑 张跃飞 李吉学 张泽 《金属学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2019年第8期987-996,共10页
通过自主研发的原位加热拉伸测试平台,在SEM中对[001]取向的第二代镍基单晶高温合金进行了1150℃高温拉伸测试,并得到了可靠的力学性能实验数据与高质量的实时序列SEM像。对力-位移曲线的分析表明,该单晶高温合金在1150℃的屈服强度与... 通过自主研发的原位加热拉伸测试平台,在SEM中对[001]取向的第二代镍基单晶高温合金进行了1150℃高温拉伸测试,并得到了可靠的力学性能实验数据与高质量的实时序列SEM像。对力-位移曲线的分析表明,该单晶高温合金在1150℃的屈服强度与断裂强度分别为580与620 MPa。通过分析拉伸过程中的实时序列SEM像,发现该单晶合金在弹性变形阶段γ与γ′相并未发生明显变化;当进入塑性变形阶段,单晶合金中γ相在平行于应力轴方向变形被拉长,同时裂纹在样品原始显微孔洞垂直于应力轴方向最先产生,随着应力的增大绕过γ’相在γ相中扩展,最终裂纹连接相邻孔洞导致单晶合金断裂。 展开更多
关键词 镍基单晶高温合金 原位SEM 高温拉伸 微观组织 裂纹
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高温结构材料的蠕变和疲劳研究的一些新进展 被引量:15
14
作者 施惠基 马显锋 于涛 《固体力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2010年第6期696-715,共20页
高温部件长期在高温严酷环境和载荷作用下,蠕变和疲劳是制约其使用寿命的重要因素,成为高温结构强度领域的关键问题,近年来日益受到研究者们的高度关注.本文回顾了实际高温结构部件和材料的失效机制、损伤评估以及寿命预测等方面的研究... 高温部件长期在高温严酷环境和载荷作用下,蠕变和疲劳是制约其使用寿命的重要因素,成为高温结构强度领域的关键问题,近年来日益受到研究者们的高度关注.本文回顾了实际高温结构部件和材料的失效机制、损伤评估以及寿命预测等方面的研究进展,着重介绍了本课题组在高温蠕变和疲劳领域的最新研究成果,并对该领域今后的发展方向进行了展望. 展开更多
关键词 蠕变 损伤 疲劳失效准则 镍基单晶合金 再结晶
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单晶涡轮叶片材料本构模型及应用研究 被引量:11
15
作者 岳珠峰 杨治国 +2 位作者 尹泽勇 魏鹏义 成晓明 《燃气涡轮试验与研究》 2003年第1期50-56,共7页
综述了各向异性单晶叶片强度分析和寿命预测方面的一些研究工作。这些工作包括 :建立并验证了弹塑性、蠕变滑移本构模型及蠕变持久寿命预测方法 ;进行了不同晶体取向DD3单晶在不同温度、不同速率或不同温度、不同应力水平下的拉伸试验... 综述了各向异性单晶叶片强度分析和寿命预测方面的一些研究工作。这些工作包括 :建立并验证了弹塑性、蠕变滑移本构模型及蠕变持久寿命预测方法 ;进行了不同晶体取向DD3单晶在不同温度、不同速率或不同温度、不同应力水平下的拉伸试验、蠕变、疲劳及热疲劳试验 ;开发了大型单晶结构有限元分析软件SLAPSC和ABAQUS的umat;用双剪切试样和模拟叶片等系列试验对模型和有限元进行考核。并应用上述试验研究的结果 。 展开更多
关键词 镍基单晶合金 力学性能 本构模型 应用研究 单晶涡轮叶片
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一种镍基单晶高温合金的再结晶 被引量:11
16
作者 王志刚 赵京晨 +2 位作者 燕平 周铁涛 刘培英 《钢铁研究学报》 CAS CSCD 北大核心 2009年第2期23-27,共5页
研究了喷丸压力和喷丸时间对一种镍基单晶高温合金再结晶的影响。运用再结晶动力学,分析并探讨了喷丸处理后镍基单晶高温合金的再结晶动力学特征。结果表明:在固溶处理条件下,该镍基单晶高温合金很容易发生再结晶。喷丸处理压力越大,再... 研究了喷丸压力和喷丸时间对一种镍基单晶高温合金再结晶的影响。运用再结晶动力学,分析并探讨了喷丸处理后镍基单晶高温合金的再结晶动力学特征。结果表明:在固溶处理条件下,该镍基单晶高温合金很容易发生再结晶。喷丸处理压力越大,再结晶趋势越强。 展开更多
关键词 镍基合金 单晶合金 再结晶 喷丸处理
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DD6镍基单晶合金气膜孔薄壁平板高温蠕变性能 被引量:11
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作者 艾兴 高行山 +2 位作者 温志勋 刘大顺 岳珠峰 《航空动力学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第5期1197-1204,共8页
采用气膜孔薄壁平板试样模拟冷却叶片,并与无气膜孔薄壁平板试样蠕变试验结果进行对比,研究了气膜孔对镍基单晶合金冷却叶片模拟试样高温持久断裂寿命的影响.试验结果表明:在950℃和377MPa条件下,无气膜孔薄壁平板试样的高温持久断裂寿... 采用气膜孔薄壁平板试样模拟冷却叶片,并与无气膜孔薄壁平板试样蠕变试验结果进行对比,研究了气膜孔对镍基单晶合金冷却叶片模拟试样高温持久断裂寿命的影响.试验结果表明:在950℃和377MPa条件下,无气膜孔薄壁平板试样的高温持久断裂寿命大约是气膜孔薄壁平板试样的2倍,扫描电镜(SEM)断口分析可以看出蠕变损伤首先发源于气膜孔周围并在气膜孔边缘开始起裂.基于晶体塑性理论建立单晶材料蠕变数值计算模型,将其编入Abaqus用户子程序中,对气膜孔和无气膜孔两种薄壁平板试样进行模拟分析.模拟结果显示在气膜孔周边存在应力集中和应力重分布,数值模拟分析结果与试样的断口表面形貌吻合.为便于工程应用,将高温持久断裂寿命与十二面体滑移系最大分切应力幅表达成指数关系,蠕变试验结果表明此式在该应力、温度条件下具有良好的精度. 展开更多
关键词 蠕变 气冷涡轮叶片 镍基单晶合金 气膜孔 薄壁平板 晶体塑性理论
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基于临界平面的镍基单晶高温合金疲劳寿命预测模型 被引量:10
18
作者 王荣桥 荆甫雷 胡殿印 《航空动力学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第11期2587-2592,共6页
根据循环损伤累积的思想,发展了一种基于临界平面的镍基单晶高温合金疲劳寿命预测模型.以非弹性应变能密度最大的滑移面作为镍基单晶高温合金承受最大损伤的临界平面,并结合基于滑移系的黏塑性变形分析结果,建立了疲劳寿命与最大滑移系... 根据循环损伤累积的思想,发展了一种基于临界平面的镍基单晶高温合金疲劳寿命预测模型.以非弹性应变能密度最大的滑移面作为镍基单晶高温合金承受最大损伤的临界平面,并结合基于滑移系的黏塑性变形分析结果,建立了疲劳寿命与最大滑移系分解剪应力、最大滑移剪应变率、滑移剪应变范围、应变比以及拉伸/压缩保载频率等临界平面参数的函数关系.采用760℃下DD6单晶的疲劳试验结果对上述预测模型进行验证,试验与计算结果符合良好,基本在2倍分散带内. 展开更多
关键词 镍基单晶高温合金 寿命预测 疲劳 黏塑性 临界平面 循环损伤累积
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热力耦合对一种第四代镍基单晶高温合金1100℃蠕变组织演变的影响 被引量:10
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作者 徐静辉 李龙飞 +2 位作者 刘心刚 李辉 冯强 《金属学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2021年第2期205-214,共10页
以一种第四代镍基单晶高温合金为研究对象,采用变截面蠕变试样,在1100℃、43~96 MPa条件下进行200 h蠕变中断实验,利用SEM和TEM观察了微观组织演变规律,利用同步辐射高能XRD和EPMA分析了高温低应力条件下镍基单晶高温合金的蠕变组织演... 以一种第四代镍基单晶高温合金为研究对象,采用变截面蠕变试样,在1100℃、43~96 MPa条件下进行200 h蠕变中断实验,利用SEM和TEM观察了微观组织演变规律,利用同步辐射高能XRD和EPMA分析了高温低应力条件下镍基单晶高温合金的蠕变组织演变。结果表明:随着应力的增大,镍基单晶高温合金的γ′相体积分数降低,筏化程度增大且筏排厚度下降,同时,γ相通道宽度逐渐增大,而γ/γ’两相界面位错网间距逐渐减小。固溶强化元素Re、Mo和Cr等在γ相中的富集导致γ/γ’两相错配度绝对值增大。蠕变过程中γ’相体积分数降低和γ’相筏排厚度减小显著降低了合金的强度。另外,位错在γ′相溶解所导致的弯曲相界处的塞积,使位错易于切入γ′相,也是镍基单晶高温合金室温硬度下降的重要原因。 展开更多
关键词 第四代镍基单晶高温合金 高温低应力 变截面蠕变 组织演变 γ′相
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Ru对镍基单晶高温合金凝固特性、TCP相析出及蠕变性能影响的研究进展 被引量:8
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作者 曹凯莉 杨文超 +5 位作者 屈鹏飞 黄太文 郭敏 苏海军 张军 刘林 《材料工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第1期80-92,共13页
镍基单晶高温合金因优异的高温力学性能而被广泛应用于航空发动机和地面燃气轮机的涡轮叶片等关键热端部件。Ru元素作为第四代、第五代镍基单晶高温合金的主要特征元素,其添加对合金从凝固特性到最终的服役性能都起到关键的影响。本文... 镍基单晶高温合金因优异的高温力学性能而被广泛应用于航空发动机和地面燃气轮机的涡轮叶片等关键热端部件。Ru元素作为第四代、第五代镍基单晶高温合金的主要特征元素,其添加对合金从凝固特性到最终的服役性能都起到关键的影响。本文从镍基单晶高温合金的凝固特性、凝固组织、TCP相析出及蠕变性能等方面出发,综述了Ru元素对镍基单晶高温合金影响的研究进展,系统分析了Ru的添加对合金凝固路径、凝固特征温度、微观偏析等凝固特性及共晶、碳化物等凝固组织的影响规律,并重点探究了Ru的添加能抑制TCP相析出及提高合金蠕变性能的原因。目前由于多组元交互作用对组织与性能影响机理的复杂性,使得含Ru高温合金的成分设计与优化具有更高的挑战,建议未来含Ru高温合金的相关研究从富Ru新相的析出原因及抑制、Ru添加对凝固缺陷的影响及Ru与其他元素交互作用对“逆分配”效应及TCP相析出的影响机制等方面做进一步探究,为发展新型高性能含Ru高温合金的设计提供思路。 展开更多
关键词 镍基单晶高温合金 Ru元素 凝固特性 凝固组织 TCP相 蠕变性能
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