K416B镍基高温合金组织和性能研究
文献类型：学位论文
| 作者 | 杨彦红 |
| 学位类别 | 博士 |
| 答辩日期 | 2012 |
| 授予单位 | 中国科学院金属研究所 |
| 授予地点 | 北京 |
| 导师 | 孙晓峰 ; 于金江 |
| 关键词 | K416B镍基高温合金 长期时效 拉伸 持久 蠕变 热疲劳 铪 nickel-base superalloy K416B long term thermal exposure tensile stress rupture creep thermal fatigue hafnium |
| 学位专业 | 材料学 |
| 中文摘要 | "本文研究了铪元素对K416B合金组织和力学性能的影响，以及K416B合金瞬时拉伸性能、持久蠕变行为、热疲劳行为和950℃长期时效对组织及性能的影响，得到如下主要结论： Hf元素含量的增加能够显著减小合金中g¢相的尺寸、显微疏松的体积分数、合金元素的偏析系数，并且还能够降低合金的初熔温度。随Hf元素含量的增加，合金的力学性能有所提高，这与Hf能够强化晶界和g¢相有关。与此同时，Hf元素的添加可以抑制长期时效过程中TCP相的析出，这与Hf能够促进M6C型碳化物的析出和降低基体的过饱和度有关。 合金的屈服强度及抗拉强度随温度变化规律基本相同，随拉伸温度的升高，屈服强度逐渐升高，并在800℃时达到峰值；当温度继续升高时，拉伸强度随温度的升高而迅速降低。合金的延伸率在中温区间700℃和800℃呈现两次低谷。在不同的温度区间内合金有不同的变形机制：低温区，合金的变形机制主要是位错切割g¢相；高温区位错绕过g¢相；而在中温区则为两者的过渡态。 在测试温度范围内K416B合金蠕变曲线均呈现出蠕变三阶段特征。中温区(800-900℃)蠕变变形机制为位错切入γ′相并形成层错；高温区(975-1100℃)蠕变变形机制为位错以攀移机制越过γ¢相。蠕变过程中M6C型碳化物在γ/γ′相界面处的析出有利于提高合金的蠕变抗力。在不同温度下合金的断裂特征也不同：中温条件下，合金的断裂特征为混合型断裂，碳化物和晶界成为主要裂纹源；高温条件下，合金的断裂特征为微孔聚集型断裂，疏松和γ/γ′相界面成为主要的裂纹源。 上限温度对K416B合金的热疲劳性能有显著影响，随上限温度的升高，裂纹萌生周次缩短，并且裂纹的扩展速率增加，合金的热疲劳性能下降。热疲劳裂纹主要沿枝晶间及碳化物界面处扩展，高温氧化和循环热应力的作用是热疲劳损伤的主要机制。热疲劳变形机制在900℃条件下为位错切割g¢相，随上限温度升高至1050℃时，位错在热激活的作用下以攀移机制越过g¢相，并在g¢相上形成位错网。 长期时效过程中g¢相尺寸随时效时间延长而增大，并发生明显的形筏。g¢相之间相互连接形成不规则的筏形组织。MC型碳化物的形貌由“汉字体”状退化为颗粒状或棒状。同时，富Cr的M23C6型碳化物在晶界析出并长大。长期时效后合金的室温拉伸性能随时效时间增加而降低。持久寿命随时效时间延长而降低，而持久延长率基体保持不变。长期时效后合金室温拉伸变形机制主要为位错切割g¢相，长期时效后合金持久变形机制则由位错攀移越过g¢相向位错切割g¢相转变。" |
| 公开日期 | 2013-04-12 |
| 源URL | [http://210.72.142.130/handle/321006/64501]  |
| 专题 | 金属研究所_中国科学院金属研究所 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 杨彦红. K416B镍基高温合金组织和性能研究[D]. 北京. 中国科学院金属研究所. 2012. |
入库方式： OAI收割
来源：金属研究所
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