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《南京理工大学》 2018年
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Ni-Al合金连续沉淀动力学研究

周晓荣  
【摘要】:镍基高温合金优异的高温蠕变强度、抗疲劳性能、抗氧化和抗热腐蚀性能主要得益于合金内部Ni3X结构的γ'有序沉淀相,而γ'相的形貌、颗粒大小和体积分数,取决于合金成分和时效温度。因此,研究镍基高温合金γ'相沉淀动力学,可为合金设计、热处理和组织演变提供理论参考。本文利用相场法和实验(TEM)研究了 Ni-Al合金中γ'相的沉淀过程,阐明了成分、时效温度和冷却方式对γ'相连续沉淀动力学的影响规律。根据动力学变化规律,γ'相的连续沉淀过程可分为形核与长大、长大和粗化以及稳态粗化阶段。γ'相体积分数在稳态粗化阶段达到平衡,且随着Al浓度的增加而升高。γ'相颗粒数密度呈现形核与长大阶段上升、长大和粗化以及稳态粗化阶段下降的趋势,且变化速率随Al浓度的增加而增大。γ'相颗粒平均半径r与时效时间tn指数关系表明:时间指数n在长大和粗化阶段与经典LSW理论值0.33接近。γ'相的粗化速率随着A1浓度的增加而增加。粒径分布宽度在形核与长大阶段变宽,在长大和粗化阶段变窄,进入稳态粗化阶段后,其宽度增加,且宽度和Al浓度的变化无明显关系。反相Ni-Al合金中γ相粒径分布宽度随Al浓度的增加而变窄。通过实验与模拟结果的对比,获得了Ni-15at.%Al 合金在 600℃ 时界面迁移率Mη=1.68× 10-9m3J-1s-1。利用三维相场模型和TEM微观组织研究了时效温度及冷却速率对γ'相沉淀动力学的影响规律。在Ni-16at.%Al合金中,随着时效温度的增加,γ'相粗化速率增加,颗粒半径随之增加,γ'相数密度减小,平衡体积分数降低。粒径分布峰值随时效时间的增加而减小。Ni-15at.%Al合金时效后冷却速率越大,沉淀相颗粒形貌越规则,取向排布越明显,γ'颗粒半径越小,平衡体积分数越低,粒径分布宽度越宽,粒径分布峰值越小。合金时效处理后水冷会使基体中析出二次γ'相,时效温度越高,时效时间越长,二次γ'相越少。
【学位授予单位】:南京理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2018
【分类号】:TG132.3

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