一种新型镍基单晶高温合金拉伸性能研究

研究了一种新型镍基单晶高温合金拉伸性能及断裂模式。采用[001]取向制备拉伸性能试样,以平行于单晶[001]取向作为应力轴方向,采用扫描电镜观察断口形貌。实验结果表明,随着拉伸温度升高,合金的抗拉和屈服强度逐渐升高,并分别在760℃和850℃达到峰值,之后随着温度升高迅速下降。塑性随温度的变化则相反,在760℃塑性指标达到最低值,随后断面收缩率急剧增加,而延伸率在850℃达到峰值后迅速下降。合金的拉伸断裂模式在980℃从准解理断裂转向塑韧性断裂。     

涂层扩散热处理工艺对DD6单晶高温合金组织和力学性能的影响

研究了870℃/6 h涂层扩散热处理工艺对第二代镍基DD6单晶高温合金(简称DD6合金)组织和性能的影响。研究结果表明,采用870℃/6 h涂层扩散热处理工艺处理后,DD6合金的显微组织、760℃拉伸性能、980℃/250 MPa持久性能、700℃高周疲劳性能无明显变化。DD6合金760℃拉伸断裂类型为准解理断裂,980℃/250 MPa持久断裂类型为韧窝断裂,700℃高周疲劳断裂类型为准解理断裂。涂层扩散处理没有改变DD6合金的断裂机制。     

CP 276铝锂合金的高温拉伸性能

研究了ＣＰ２７６合金薄板材料在１００～２５０℃时的高温拉伸性能和高温变形组织特征。实验结果表明：ＣＰ２７６合金在２００℃拉伸时的屈服强度可达室温屈服强度的７０％以上，显示良好的高温性能；高温变形时的强化与被切割的δ＇粒子重新恢复有序结构以及热激活形成的交滑移障碍有关；随着变形温度提高，时效前的预变形引起的强化作用减弱；高温变形时，由于位错交滑移和动态回复的结果，形成了以位错网络和胞状亚结构为特征的变形组织。     

固溶热处理对一种第三代镍基单晶高温合金组织及高温持久性能的影响

研究了固溶热处理对一种Re含量为6.5%(质量分数)的第三代单晶高温合金组织及持久性能的影响,实验结果表明:合金铸态下存在明显的凝固偏析,枝晶间区域存在大量的(γ+γ′)共晶组织。固溶过程中,共晶组织在1 335℃以上开始快速溶解,但难熔元素,尤其是Re元素的偏析需要在1 360℃以上才能有明显改善;经过1 365℃固溶后疏松含量增加至0.21%(体积分数),接近铸态下疏松含量的5.2倍。铸态及经1 360℃和1 365℃固溶热处理后合金的持久性能测试结果显示:固溶热处理显著改善了合金的持久性能,且固溶温度越高,持久性能越高。在高温持久加载过程中,铸态合金的裂纹主要沿枝晶间分布,在(γ+γ′)共晶组织处萌生;当固溶温度较低时,且枝晶干处析出了较多的TCP(topologically close-packed)相,未能充分降低Re元素的偏析可能是导致枝晶干处TCP相大量析出的主要原因;当固溶温度较高时,TCP相析出量较少。     

C含量对一种单晶高温合金组织和持久性能的影响

研究了C含量对一种单晶高温合金组织和持久性能的影响。研究结果表明,随着C含量的增加,合金中γ/γ''共晶组织含量和尺寸减小,碳化物含量增加,其形貌由块状向骨架状和发达骨架状转变,Ta偏析程度降低,Re,W,Mo和Nb偏析程度增加。C含量对热处理后碳化物的形貌几乎无影响。随着C含量的增加,合金在980℃/250 MPa条件下的持久寿命先增加后降低,C质量分数为0.048%时达到最大值。持久过程中,未溶碳化物作为裂纹源缩短了合金的持久寿命。     

热处理对第二代镍基单晶合金DD11显微组织及持久性能的影响

采用光学显微镜和扫描电镜对铸态、固溶态和时效态的第二代镍基单晶合金DD11的显微组织进行定量表征,并测试了不同一级时效处理后的合金1 100℃/140MPa和980℃/250MPa条件下的持久性能。结果表明:合金经过1 320℃/6h固溶处理后,(γ+γ′)共晶相全部溶解,凝固偏析显著降低,合金组织均匀。一级时效温度低于1 160℃时,γ′相为方形,一级时效温度高于1 180℃时,γ′相为球形,γ通道显著变宽,并在通道内析出细小的γ′相。随一级时效温度提高,合金的持久寿命先增大后降低。持久性能与γ′相尺寸、体积分数及形态密切相关。     

多次熔铸对Ni-Cr烤瓷合金拉伸性能的影响

将铸造后的Ni-cr烤瓷合金处理后再经过4次熔铸,分别得到Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ代铸件(Ⅰ代铸件由新Ni-Cr烤瓷合金直接铸造而成).铸件经万能工具磨床研磨而制成拉伸试件.对所有试件进行拉伸加载直至试件断裂,测试所有试件的拉伸强度、0.2%屈服强度和延伸率.经统计学分析,Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ及Ⅴ代试件与Ⅰ代试件之间的拉伸强度、0.2%屈服强度无显著性差异(P>0.05);Ⅱ代试件与Ⅰ代试件之间的延伸率无显著性差异(P>0.05),而Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ代试件的延伸率则显著高于Ⅰ代试件(P<0.05).     

添加W对Ti-Al-Cr-Nb铸态合金高温变形的影响

通过非自耗电弧熔炼及氩气保护浇铸方法,合成不同W含量的Ti-Al-Cr-Nb合金。采用高温拉伸测试及显微组织观察,研究添加W对Ti-Al-Cr-Nb铸态合金的显微组织及其高温变形影响。研究结果表明:W的添加使Ti-Al-Cr-Nb合金的铸态组织得到细化;在800℃时基体合金的伸长率从0.62%提高到90%;在高温变形过程中,添加W使Ti-Al-Cr-Nb铸态合金的最大伸长率从620%降低到200%,而最大伸长率相应的温度从850℃增大到1 050℃。不同W含量的Ti-Al-Cr-Nb铸态合金在800～1100℃的高温变形机制主要是晶粒滑动,而添加W使晶粒滑动的协调过程由晶界扩散转化为体扩散。     

微量Sc对2197铝锂合金组织和力学性能的影响

研究了微量Sc对Al-Li-Cu系2197合金的显微组织和拉伸性能的影响.采用拉伸试验和透射电镜等方法对样品进行了力学性能测试和微观组织分析.研究结果表明,δ'(Al3Li),θ'(Al2Cu)和T1(Al2CuLi)相仍为含Sc 2197合金的主要强化相;添加微量Sc使合金析出初生和次生Al3Sc颗粒,时效过程中δ'相依附在Al3Sc颗粒上析出、长大,形成Al3Li/Al3Sc复合沉淀相,但这2种颗粒的存在并未明显提高热处理可强化的2197合金的强度和塑性.     

热处理工艺对热挤压变形粉末高温合金FGH95组织与性能的影响

对比研究了FGH95合金在不同热加工工艺和热处理制度下合金的组织及γ′的分布,用光学显微镜、扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)观察了不同热处理制度处理后合金的组织及时效后γ′的中心暗场相,测试了室温(20℃)和高温(650℃)材料的拉伸性能,并对高温瞬时断裂区断口进行了对比分析. 结果表明:相同热处理工艺,HIP温度越高,时效析出的γ′相尺寸越大;不同热处理制度均能够改变γ′的分布;盐浴冷却明显增大中等尺寸γ′相数量,显著提高合金高温塑性.     

单晶镍基高温合金微铣削力试验

以单晶镍基高温合金DD98为研究对象,从单晶高温合金微观组织分析材料去除机理,得出DD98滑移面为密排面{111},滑移向为密排方向110,克服阻力最小,最易滑移.采用双刃微铣刀对单晶镍基高温合金DD98进行正交试验,通过极差分析比较获得切削参数对微铣削力的影响程度.结果表明,主轴转速的影响最大,进给速度其次,铣削深度最小.通过优化获得理想的切削参数为:主轴转速36 000 r/min,铣削深度5μm,进给速度20μm/s,此时微铣削力最小.并对其原因进行深入分析,为单晶高温合金的微加工理论的机理揭示提供理论参考和试验依据.     

晶体取向对镍基单晶DD6合金蠕变性能的影响

针对航空发动机镍基单晶涡轮叶片高温服役下蠕变寿命的取向敏感性难题,开展了DD6单晶合金[001]、[011]与[111]3种典型取向在980℃下的蠕变试验,获得了服役温度下单晶合金的蠕变寿命、伸长率,均为[111]取向＞[001]取向＞[011]取向;通过对蠕变过程中微观组织演化以及蠕变断裂后断口形貌进行分析,揭示了不...     

一种单晶镍基合金高温蠕变相关参数的试验研究

通过测定［００１］取向单晶镍基高温合金的蠕变曲线及位错运动的应力σ０,建立了综合蠕变方程,计算出蠕变不同阶段的激活能及相关参数．结果表明：内应力σ０随温度升高明显降低,在试验的应力和温度范围内,蠕变的不同阶段,具有不同的激活能Ｑ,时间指数ｍｉ和结构因子Ｂｉ,其中蠕变Ⅰ、Ⅲ阶段Ｂｉ值对激活能影响较大．     

镍基单晶高温合金的微孔加工对比实验研究

开展镍基单晶高温合金微孔加工实验研究,探讨不同直径、不同截面形状的电极对微孔的尺寸精度、表面质量、加工效率和亚表面损伤等方面的影响.研究结果表明,微细螺旋电极的加工效率远大于圆柱电极,其中直径200μm的微细螺旋电极的微孔加工效率比相同直径下的圆柱电极提高17%,而直径300μm的微细螺旋电极的加工效率可提高30.56%;微细螺旋电极加工的微孔扩孔量小于圆柱电极的扩孔量,且微细螺旋电极加工得到的孔壁质量优于圆柱电极的;微细螺旋电极所加工的微孔的亚表面损伤层连续且厚度小于圆柱电极所加工的微孔.     

镍基单晶高温合金微尺度磨削温度仿真

针对镍基单晶高温合金具有较强各向异性以及镍基单晶高温合金微尺度磨削温度场研究较少的情况,建立了基于Hill模型的三维磨削温度仿真模型,并采用任意拉格朗日－欧拉法(ALE),实现单晶材料微磨削过程有限元温度仿真,分析微磨削过程中的温度场分布及其变化情况,研究了不同磨削深度、磨削速度以及不同晶面(100),(110)和(111)对微磨削温度的影响规律.结果显示:微磨削高温区发生在磨粒前表面与工件接触的半椭圆形区域,即第Ⅱ温度区;磨削区域温度随着磨削深度增加而增加,随着主轴转速增加而增加;在镍基单晶高温合金不同晶面内微磨削时,(111)晶面温度最高,(110)晶面次之,(100)面微磨削温度最小.     

空位缺陷对单层石墨烯薄膜拉伸力学性能的影响

采用Tersoff势对完美的和含空位缺陷的单层石墨烯薄膜的单向拉伸力学性能进行了分子动力学模拟,分别研究了单个单原子空位缺陷和单个双原子空位缺陷对扶手椅型和锯齿型石墨烯拉伸力学性能及变形机制的影响.研究结果表明,单原子空位缺陷和双原子空位缺陷对扶手椅型和锯齿型石墨烯薄膜的杨氏模量没有影响,但在一定程度上降低了拉伸强度和拉伸极限应变.单原子空位缺陷和双原子空位缺陷使拉伸强度降低幅度最高达8.10%和6.41%,并大幅度降低极限应变.缺陷对石墨烯的拉伸变形破坏机制也有一定的影响.在外载作用下,新的缺陷的萌生位置均出现在空位缺陷附近.     

单晶镍基高温合金DD98微铣削表面质量试验

为研究单晶高温合金的微铣削表面质量,使用M.A.FORD双刃端铣刀,刀刃直径为0.8 mm,试验材料为单晶高温合金DD98,完成正交试验研究.通过极差分析找出主轴转速、进给速度、铣削深度对微铣削表面质量影响的主次因素,即主轴转速的影响最大,铣削深度其次,进给速度最小;采用统计学知识,获得切削工艺参数的优化组合,使表面粗糙度最小,即主轴转速为n=3.6 kr/min,铣削深度为ap=5μm,进给速度为v=100μm/s,对此优化方案重复试验,表面粗糙度值为951 nm.并对其切削机理和影响表面质量及形貌的原因进行深入的分析,对单晶高温合金的微加工理论的机理揭示具有一定的指导意义.