铼对镍基单晶高温合金低周疲劳性能的影响
文献类型：学位论文
| 作者 | 李芹芹 |
| 学位类别 | 硕士 |
| 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 | 金涛 ; 张哲峰 |
| 关键词 | 铼 镍基单晶高温合金 低周疲劳 Re Single-crystal Ni-based superalloys Low-cycle fatigue |
| 学位专业 | 材料学 |
| 中文摘要 | " 镍基单晶高温合金具有优良的高温性能，广泛用于先进航空发动机和燃气轮机叶片。为了进一步提高单晶高温合金的服役温度，合金中加入了大量的W、Mo、Re等难熔元素进行强化，并且人们发现Re元素对合金高温性能的提高具有非常重要的作用。为了揭示Re的作用人们已经进行了一些研究，但Re的作用机理尤其对低周疲劳性能的影响机制尚不清楚。 为此，本文选取含Re (3wt.%) 与不含Re两种[001]取向单晶高温合金作为模型材料，首先从两种合金的相分布（包括相尺寸和分布均匀性）以及元素分布两方面研究了Re对单晶合金在900°C下应变控制疲劳性能的影响；随后从晶体变形形貌、微观位错结构方面研究了不同温度下两种高温合金的疲劳变形规律，以此探讨Re在不同温度下对单晶高温合金低周疲劳性能的作用机理。 Re对单晶合金900°C下低周疲劳性能的影响总结为以下几个方面。1) Re的加入强烈抑制g¢相的粗化并使其保持均匀分布，从而减小g基体相，对位错的运动产生不利影响；2) Re的加入增加了Cr、Co、Mo等元素向g相偏聚的趋势，Al、Ti、Ta等元素则向g¢相偏聚，基体相中难熔元素的增加使得高温加载时g/g¢两相界面的错配位错数量显著增加，进而阻碍位错在基体相中的运动；3) Re的添加增大了单晶高温合金中原子之间的结合能。这几方面的共同作用使得镍基单晶高温合金在900°C下的循环应力和疲劳寿命均得以提高。 两种合金在不同温度下进行低周疲劳实验后的变形形貌表明：在室温与250°C下，合金表面出现大量滑移带，侵入和挤出现象明显并且滑移条带笔直切割g¢相，g¢相基本没有强化作用，裂纹沿着滑移带萌生和扩展；温度逐渐升高到500°C和750°C，滑移带中侵入和挤出程度减弱，变形逐渐均匀，裂纹仍然沿着滑移带扩展；当温度升高到900°C，合金变形更加均匀，g¢相此时起到重要的强化作用，同时此温度下氧化加剧了疲劳损伤的程度。 两种合金不同温度下疲劳变形后的微观位错结构观察表明：室温下，层错能起着重要的作用，位错运动以平面滑移为主；随着温度的升高，层错能逐渐升高，位错运动开始进行交滑移和攀移，g¢相的强化作用逐渐显现，g/g¢两相界面错配度对合金的低周疲劳性能起着决定作用。 通过对两种合金的对比发现，Re提高了单晶高温合金在25°C、500°C、900°C时的循环应力和抵抗塑性变形的能力，延长了单晶高温合金在各个温度下的低周疲劳寿命；Re的加入使合金在室温和500°C变形时形成较为细密均匀的主滑移带，并且启动了多组次滑移带，多组滑移带相互作用，提高了高温合金的循环应力；微观位错结构分析表明Re的加入进一步降低了单晶高温合金在室温下的层错能值，使得位错运动更多地沿着特定滑移面进行，进而提高了高温合金室温下的低周疲劳性能。 " |
| 公开日期 | 2013-04-12 |
| 源URL | [http://210.72.142.130/handle/321006/64521]  |
| 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 | 李芹芹. 铼对镍基单晶高温合金低周疲劳性能的影响[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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