一种镍基单晶的凝固速率响应及高温蠕变、热机械疲劳行为研究

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	一种镍基单晶的凝固速率响应及高温蠕变、热机械疲劳行为研究
	张剑
学位类型	博士
导师	孙晓峰 ; 金涛
	2010
学位授予单位	中国科学院金属研究所
学位授予地点	北京
学位专业	材料学
关键词	镍基单晶高温合金凝固速率高温蠕变热机械疲劳变形机制
摘要	"本文采用AM3合金为实验材料，研究了一种镍基单晶高温的凝固速率的响应，并在此基础上研究了合金的高温低应力蠕变行为和热机械疲劳行为，实验结果表明： 1. AM3合金的凝固速率响应随着凝固速率增大，枝晶间距逐渐减小，g¢相和共晶组织变得细小分散；元素偏析程度增大，随着凝固速率增大，热处理态合金的均匀化程度逐渐提高，合金中的显微疏数量逐渐增多。均匀化程度与孔洞数量两种影响因素叠加的结果是存在一个适宜凝固速率区间，使合金表现出最佳性能。对于AM3合金而言，4、6mm/min为适宜的凝固速率。 2. AM3合金的高温蠕变行为 AM3合金蠕变速率呈现出先减小再增大的变化趋势。高温蠕变初始阶段的主要变形机制为a/2<110>{111}型位错环在基体内运动。高温蠕变稳态阶段主要存在两种变形机制，分别为位错切割γ′相和界面位错攀移。1000℃、160-220MPa蠕变稳态阶段的主要变形机制为位错切割γ′相。在蠕变稳态阶段后期，超位错在γ′相内部连续滑移导致合金变形加剧。1100℃、120-150MPa蠕变稳态阶段的主要变形机制为γ/γ′两相界面位错的攀移，位错在垂直于主应力轴方向进行滑移和负攀移，并排出大量空位造成孔洞含量增多，大量孔洞开裂导致合金在蠕变第三阶段变形速率迅速上升并发生断裂。 3. AM3合金的热机械疲劳行为 AM3合金在IP TMF实验时承受压平均应力，在OP TMF时承受拉平均应力。AM3合金在IP 和OP TMF实验时都表现为高温半周循环软化低温半周循环硬化。在IP TMF实验中，主要变形机制为a/2<110>{111}型位错在基体内的滑移和交滑移运动。在OP TMF实验中，合金主要的变形特征是局部区域滑移带的运动。在IP TMF实验中，AM3合金的断裂方式为微孔聚集型断裂。在OP TMF实验中，裂纹起始于试样表面应力集中处，并沿着局部滑移带区域在{111}内向合金内部扩展。"
其他摘要	In this paper, a Ni-base single crystal superalloy AM3 was employed to study the effect of solidification rates on the microstructure and mechanical properties, based on the study, high temperature creep under low applied stress and thermal-mechanical fatigue behaviour of single crystal superalloys were further explored by using scanning electron microscope (SEM), transmission electron microscope (TEM), differential scanning calorimetry (DSC), energy dispersive spectroscopy (EDS) and some other research methods. The main results are summarized as follows.
文献类型	学位论文
条目标识符	http://ir.imr.ac.cn/handle/321006/64202
专题	中国科学院金属研究所
推荐引用方式 GB/T 7714	张剑. 一种镍基单晶的凝固速率响应及高温蠕变、热机械疲劳行为研究[D]. 北京. 中国科学院金属研究所,2010.