磷在GH761合金中的微合金强化机理及应用研究

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	磷在GH761合金中的微合金强化机理及应用研究
	魏志刚
学位类型	硕士
导师	孙文儒
	2006-06-16
学位授予单位	中国科学院金属研究所
学位授予地点	金属研究所
学位专业	材料学
关键词	磷高温合金固溶处理晶内强化力学性能
摘要	本文研究了磷对GH761合金组织和力学性能的影响规律。在研究了磷对合金晶内和晶界析出影响的同时重点研究了磷对合金γ基体的影响，以便全面地认识磷的作用，及其强化晶内和晶界作用的相互关系。同时研究了合金在不同载荷方式下的变形方式和机理，以进一步深入地了解磷的作用机理。在此基础之上，开展了通过磷微合金强化和细晶处理，提高GH761合金使用性能的研发。通过高温固溶和水淬处理，获得无γ′相析出的γ基体组织，并确定了磷对该固溶水淬组织没有明显影响。通过研究磷对γ基体组织的冲击和拉伸性能的影响，确定其对γ基体的强化作用和机理。磷具有降低GH761合金固溶水淬γ基体组织冲击韧性的作用。磷含量低于0.017%时，冲击功变化不大；磷含量达到0.031%时，冲击功下降较明显。固溶水淬组织冲击试样的断口表面形成一个极薄的严重塑性变形层，由纳米晶和微米晶组成，从断口表面向试样内部，晶粒尺寸逐渐增大。冲击过程中，断口附近形成大量互相交割的位错，将基体组织分割成微小区域。断口表层吸收和释放能量造成温升，导致再结晶，形成纳米和微米晶组织。磷通过阻碍位错运动，降低基体塑性，缩小裂纹尖端塑变区的尺寸，即严重塑性变形层的宽度，从而降低冲击韧性。磷提高GH761合金γ基体组织的屈服强度和室温硬度。随温度升高，其强化作用减弱，到800℃左右基本消失。850℃时，磷稍降低屈服强度。磷通过阻碍位错运动对合金产生以上强化作用。低磷含量时，位错容易运动，滑移线平直。磷含量升高，位错运动困难，滑移线弯曲并互相缠结。研究了磷对GH761合金标准热处理组织和性能的影响。磷对合金的室温和650℃拉伸性能影响不大。磷降低GH761合金标准热处理组织的室温冲击韧性，磷含量低于0.017%时，对冲击性能的影响不大；磷含量达到0.031%时，冲击功下降比较明显。适量磷强烈提高GH761合金的持久寿命，其最佳含量位于0.023%附近，该处持久寿命比低磷（0.0007%）合金长3倍以上。磷通过改善晶界析出，抑制环境氧的沿晶界扩散和强化合金γ基体三种机制提高GH761合金的持久性能。低磷合金晶界析出不足，氧易沿晶界侵入，对γ基体的强化不够，所以持久寿命较低。高磷合金的晶界析出恶化，持久寿命也无法提高。磷含量为0.023%的合金，晶界析出比较理想，能够有效地抑制环境氧的沿晶界扩散，并对γ基体产生足够的强化作用，所以具有最佳的持久寿命。对最佳磷含量（0.023%）的合金进行了细晶加工，并研究了其热处理制度。确定了细晶合金的热处理工艺为：830℃/4h/AC＋720℃/24h/AC。磷微合金的细晶GH761合金具有优异的综合性能，其屈服强度比原合金提高了约100MPa，650℃/690MPa持久寿命超过了400h。研究了磷对细晶GH761合金长期时效组织稳定性的影响。700℃时效1000h，磷对细晶合金γ′相稳定性无明显影响，但促进晶界析出。研究了磷对GH761合金在固溶处理过程中晶粒长大和η相析出的影响规律。磷提高细晶合金开始和完全长大的温度，同时也提高η相的析出温度。
页数	95
语种	中文
文献类型	学位论文
条目标识符	http://ir.imr.ac.cn/handle/321006/16968
专题	中国科学院金属研究所
推荐引用方式 GB/T 7714	魏志刚. 磷在GH761合金中的微合金强化机理及应用研究[D]. 金属研究所. 中国科学院金属研究所,2006.