收藏本站
收藏 | 论文排版

Ru对一种高Re镍基单晶高温合金组织和性能的影响及其机理研究

宋巍  
【摘要】:镍基单晶高温合金由于其具有优异的高温综合性能成为先进航空发动机以及燃气轮机涡轮叶片的首选材料。为了追求更高的服役性能,克服镍基单晶高温合金在实际服役过程中遇到的各种问题,在不断的探索研发过程中Re和Ru被大量的添进高温合金中来提升合金的综合性能。但是Ru对组织演化、其他合金元素在组织演化过程中的分布以及重要的强化相γ'相的影响等都尚未清楚;另一方面,Ru对拉伸和蠕变行为及其变形机制的影响、两种力学测试过程中的位错组态、组织演变以及断裂机制的影响也鲜有报道,并且许多研究结果尚存在争议,同时对于力学变形过程中组织和力学性能的关系也仍需进一步了解。针对以上问题,本文采用不同Ru含量的镍基单晶高温合金(2.5 Ru和3.5 Ru)作为实验材料,利用DTA、XRD、扫描电镜(SEM)以及透射电镜(TEM)等研究了合金长期时效组织演化、拉伸行为和蠕变行为以及相应的组织演变机理,为第四代镍基单晶高温合金的成分设计提供实验数据和理论指导,具有重要的理论意义。通过大量的实验得到的成果如下:Ru含量不同的合金热处理后得到了规则的γ/γ'两相组织,并且由于Ru含量的增加使得γ'两相界面处的错配度变得更负,从而使得完全热处理后的3.5 Ru合金的γ'相尺寸要比2.5 Ru合金更小,立方度更高以及分布更加均匀。根据LSW理论得到2.5 Ru合金γ'相的粗化主要受到界面反应的控制;3.5 Ru合金γ'相的粗化主要受到元素扩散的控制。此外,通过统计得到的尺寸变化发现Ru含量的增加降低了γ'相的粗化速率,促进了完整、稳定以及连续的筏结构的形成。非常特别的是,随着Ru含量的增加只有3.5 Ru合金中偶尔的出现TCP相,这主要是因为γ基体中难熔元素过饱以及温度的共同作用下导致的。TCP相的主要形状有块状、短棒状以及长针状三种,经过TEM得到的衍射斑点确定为μ相。Ru含量不同的合金在室温拉伸条件下γ基体内部均出现了层错,并且3.5 Ru合金在γ'相内部也出现了少量的层错;在760℃拉伸条件下,3.5 Ru合金γ'相内部的层错数量达到最大并且远多于2.5 Ru合金;在1100℃拉伸条件下,合金均未出现层错,取而代之的是两相界面处的位错网格。分析认为层错的形成源于随着Ru含量的增加极大地降低了合金的层错能,同时错配应力也为界面位错反应提供动力。建立了 Ru含量不同的合金在室温和760℃拉伸温度下层错的形成机制,主要由a/2011→a/6112+a/6121+SF in γ 以及 a/2101→a/3211+ a/6121+SFin γ'两种位错反应机制决定。提出γ基体中的扩展位错(层错与a/6112Shockley分位错)以及位于γ'相内部的层错对合金在室温和760℃拉伸温度下的加工硬化行为有重要的贡献,即扩展位错对后续位错的运动有很大的阻碍作用,同时层错也会限制位错发生交滑移或者攀移。在1100℃拉伸条件下实验合金中γ/γ'两相界面处形成位错网格,并且随着Ru含量的增加使位错网格变得更加致密,但由于位错运动的机制由切入γ'相变为绕过γ'相,位错网格并未有效的阻碍位错运动。同时由于Ru含量的增加使得3.5 Ru合金γ基体通道要远宽于2.5 Ru合金,因此为绕过机制提供便利,最终导致3.5 Ru合金的拉伸性能略低于2.5 Ru合金。提出Ru含量不同的合金在室温和760℃拉伸温度下层错和位错的数量主要受到反向畴界能和层错能的竞争结果影响。反向畴界能大于层错能时,中间夹杂着反向畴界的位错对的数量居多;相反的,层错能大于反向畴界能时,层错就占据主导。2.5 Ru合金的蠕变曲线呈现典型的三阶段。然而,3.5 Ru合金比2.5 Ru合金多了一个孕育期,导致蠕变应变率先增大,然后减小稳定在最小蠕变率,最后增大。Ru含量的增加通过增强了 γ基体的强度阻碍了位错的运动,减小初始γ'相的尺寸抑制了γ'相的粗化,最终延长了 3.5 Ru合金初始蠕变阶段的时间,提升了蠕变性能。在1140℃/137 MPa蠕变条件下,Ru含量的增加通过促进致密方形的位错网格的形成,连续的完整的筏化γ'相的形成以及降低了合金的最小蠕变速率等方面,延长了稳态蠕变阶段,使合金的蠕变寿命显著提高,改善了材料的蠕变性能。蠕变断裂之后,γ'析出相中的超位错基本可以分为两类:a010超位错和a101超位错,其中a010超位错主要为长直的超位错形态;而a101超位错呈现出短直具有厚实的位错核心的超位错形态,其主要是由两个相同柏氏矢量的位错对组成,中间往往及夹杂着反向畴界。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前18条
1 刘刚;刘林;张胜霞;杨初斌;张军;傅恒志;;Re和Ru对镍基单晶高温合金组织偏析的影响[J];金属学报;2012年07期
2 艾诚;刘刚;刘林;宫声凯;张军;傅恒志;;Re和Ru对镍基单晶高温合金凝固分配系数和相变温度的影响(英文)[J];稀有金属材料与工程;2012年08期
3 罗银屏;周亦胄;刘金来;;Ru和Cr在一种无Re镍基单晶高温合金凝固过程中的作用[J];金属学报;2014年09期
4 骆宇时;赵云松;杨帅;葛炳辉;张剑;唐定中;;Ru对一种高Re单晶高温合金γ/γ′相中元素分布及高温蠕变性能的影响[J];稀有金属材料与工程;2016年07期
5 朱天一;冯典英;李本涛;黄辉;李颖;巩琛;;电感耦合等离子体原子发射光谱法测定镍基单晶高温合金中Mo、W、Ta、Re、Ru时元素之间相互干扰的消除与校正的研究[J];理化检验(化学分册);2020年04期
6 周雪峰;陈光;严世坦;郑功;李沛;陈锋;;新型无Re镍基单晶高温合金探索研究[J];金属学报;2013年11期
7 刘丽荣;祖国庆;李晓宇;金涛;胡壮麒;;Ru对单晶高温合金拉伸性能的影响[J];材料工程;2012年06期
8 韩涛;;RE系镁合金不同温度下金相组织与性能分析[J];价值工程;2020年18期
9 陈昆昆;孟晗琪;吴永谦;吴贤;;从废旧高温合金中提取Re的试验研究[J];稀有金属与硬质合金;2016年06期
10 梁爽;刘智鑫;付颖;徐广晨;;一种含4%Ru新型镍基单晶高温合金蠕变性能的研究[J];有色金属加工;2016年02期
11 赵艳峰;;振源胶囊中人参皂苷Re含量测定方法分析[J];中国药物经济学;2014年01期
12 李文;朱阳历;陶海亮;谭春青;陈海生;;高空低Re数下低压涡轮气动特性[J];机械工程学报;2013年04期
13 韦振菁;辛波涛;陆涛;;Ru催化的需氧氧化反应的新进展[J];广州化工;2012年03期
14 杨永东;杨炯;袁红刚;;旋翼悬停性能的Re数影响研究[J];实验流体力学;2008年04期
15 李贵平;汪勇先;张春富;张辉;;~(188)Re标记免疫靶向磁性纳米微粒及其生物学分布[J];中华核医学杂志;2006年04期
16 曹金全,汪勇先,于俊峰,李世强,夏姣云,张春富,尹端氵止;磁性纳米微粒的~(188)Re标记[J];同位素;2004年02期
17 周小红,M.Oshima,Y.Toh,张玉虎,郑勇,M.Koizumi,A.Osa,T.Hayakawa,Y.Hatsukawa,T.Shizuma,M.Sugawara;~(169)Re的转动带结构研究(英文)[J];高能物理与核物理;2002年10期
18 孙飞;张建新;;Ru对镍基单晶高温合金微观组织的影响[J];材料热处理学报;2011年10期
中国重要会议论文全文数据库 前20条
1 刘刚;刘林;张军;傅恒志;;Re和Ru对单晶高温合金热处理组织的影响[A];2011中国材料研讨会论文摘要集[C];2011年
2 刘心刚;张健;楼琅洪;;Ru对一种含Re单晶高温合金组织稳定性的影响[A];2011中国材料研讨会论文摘要集[C];2011年
3 李鹏;李芹芹;周亦胄;李金国;金涛;张哲峰;;Re对镍基单晶高温合金高温低周疲劳性能的影响[A];第16届全国疲劳与断裂学术会议会议程序册[C];2012年
4 冯佳慧;花榕;刘恒;刘付平;张峰;冯宇;;氨基功能化阴离子交换树脂吸附分离Re(Ⅶ)[A];第十届重金属污染防治技术及风险评价研讨会论文集[C];2020年
5 王静;;超分散Ru纳米颗粒负载于N掺杂石墨炭用于高效电解水[A];中国化学会2019能源材料和缺陷化学研讨会会议论文集[C];2019年
6 聂旭凤;李瑞祥;陈华;付海燕;袁茂林;郑学丽;;N、P功能化卡宾配体与金属Ru催化伯胺无受体脱氢成为腈的性能探究[A];中国化学会第十六届全国均相催化学术会议会议论文集[C];2019年
7 张南;郝宇晨;王涛;殷安翔;胡长文;;Ru纳米晶的形貌调控和电催化析氢性能[A];中国化学会2019年中西部地区无机化学化工学术研讨会会议论文集[C];2019年
8 Cheng Zhang;Y Chen;L-N Ji;Hui Chao;;Photoactivated hetero-binuclear Ir(Ⅲ)–Ru(Ⅱ) complex induces death of cisplatin-resistant tumor cells[A];中国化学会第十四届全国生物无机化学学术会议会议手册[C];2018年
9 由天艳;罗莉君;Limin Zhou;;新型Ru(bpy)_3~(2+)基自增强电化学发光传感体系研究[A];中国化学会第十三届全国分析化学年会论文集(一)[C];2018年
10 茆亮;刘敏;刘丽荣;陈立佳;徐维良;孙志涛;;不同含Ru量单晶高温合金热处理过程中的组织演化[A];第十届沈阳科学学术年会论文集(信息科学与工程技术分册)[C];2013年
11 刘常青;彭翔;张宗华;胡小唐;;基于逆反工程(RE)多数据点云的处理[A];第一届全国几何设计与计算学术会议论文集[C];2002年
12 朱武勋;;原子吸收光谱法测定三氯化钉中Ru含量[A];全国第八届有色金属化学与电化学分析、第六届有色金属色谱分析、第四届有色金属物理检测、首届有色金属质谱分析学术交流会、全国第九届轻金属分析学术会议论文选编论文集[C];2004年
13 骆宇时;;铼(Re)对单晶高温合金铸态组织的影响[A];2004年材料科学与工程新进展[C];2004年
14 韩文锋;朱虹;柴海芳;刘化章;;活性炭的预处理对Ru/C氨合成催化剂的影响[A];第十三届全国催化学术会议论文集[C];2006年
15 骆宇时;李嘉荣;刘世忠;韩梅;曹春晓;;Re在单晶高温合金持久过程中的作用[A];动力与能源用高温结构材料——第十一届中国高温合金年会论文集[C];2007年
16 肖超贤;蔡志鹏;寇元;颜宁;;可溶性Ru纳米粒子催化的水相费托合成[A];中国化学会第26届学术年会绿色化学分会场论文集[C];2008年
17 骆宇时;李嘉荣;赵金乾;刘世忠;韩梅;曹春晓;;Re对单晶高温合金相界面的影响[A];2007年全国博士生学术论坛(材料科学与工程学科)论文集[C];2007年
18 赵静;董国海;吕林;;Re数5000时圆柱受迫振动的数值研究[A];2009年度海洋工程学术会议论文集(上册)[C];2009年
19 骆宇时;李嘉荣;曹春晓;;铼(Re)对单晶高温合金铸态组织的影响[A];2004年中国材料研讨会论文摘要集[C];2004年
20 郭宏海;宋波;毛璟红;赵沛;;含RE耐候钢中P的偏聚及其冷脆性的研究[A];2008年全国冶金物理化学学术会议专辑(下册)[C];2008年
中国博士学位论文全文数据库 前20条
1 吴珂;纳米结构在石墨烯/Ru(0001)表面的组装以及石墨烯纳米结构的生长研究[D];浙江大学;2013年
2 易洲;镍基单晶高温合金位错滑移调制蠕变中Re合金化效应的第一性原理计算[D];湖南大学;2020年
3 訾赟;Re和Y元素对高温合金熔体与陶瓷材料界面反应的影响[D];中国科学技术大学;2020年
4 高昕;Ru基高温形状记忆合金的马氏体相变与应变恢复特性[D];哈尔滨工业大学;2007年
5 刘建良;液相苯部分加氢制环己烯反应Ru基催化剂的研究[D];复旦大学;2010年
6 王磊;人参皂苷Re促进坐骨神经损伤后周围神经再生的机制研究[D];南京中医药大学;2015年
7 车兴来;丰中子核~(108,112)Ru和缺中子核~(134,135)Ba高自旋态研究[D];清华大学;2007年
8 归国风;基于金纳米复合材料固载[Ru(phen)_3]~(2+)及其衍生物构建电致化学发光适体传感器的研究[D];西南大学;2015年
9 程爱萍;铼[~(188)Re]依替膦酸盐治疗肿瘤骨转移疼痛的临床及基础研究[D];复旦大学;2008年
10 岳爽;含Re烯烃环氧化催化剂的合成、表征及催化性能研究[D];华东师范大学;2011年
11 向亮;高分散Ru基纳米催化剂表—界面结构的构建及其对木质素模型化合物催化加氢脱氧的影响[D];北京化工大学;2021年
12 蔡建秋;氧在Ru(0001)表面吸附、扩散和渗透的第一性原理研究[D];浙江大学;2016年
13 潘勇;Ru基硼化物超硬材料的第一性原理研究[D];吉林大学;2014年
14 王全伟;人参皂苷Re对异丙肾上腺素诱导大鼠心肌缺血损伤的保护作用及机制[D];吉林大学;2020年
15 金泳海;~(188)Re标记药物血管内给药对兔VX_2肝肿瘤模型的治疗前研究[D];苏州大学;2008年
16 曹霞;人参皂苷Re对心肌缺血再灌注损伤保护作用的实验研究[D];吉林大学;2004年
17 陈立敏;人参皂苷Re基于多靶点理论的抗阿尔茨海默病作用研究[D];沈阳药科大学;2008年
18 周晓棉;人参皂苷Re对脑缺血再灌注损伤的保护作用及机制探讨[D];沈阳药科大学;2006年
19 李淑昱;含非金属(N、O、P)及金属(Ru、Os)自由基化合物的合成与性质研究[D];南京大学;2018年
20 赵龙;纳米碳纤维负载Ru催化氢解山梨醇制备低碳二元醇[D];华东理工大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前20条
1 宋巍;Ru对一种高Re镍基单晶高温合金组织和性能的影响及其机理研究[D];东北大学;2020年
2 张宝帅;Ru对含4.5%Re镍基单晶高温合金的组织及蠕变性能影响[D];沈阳工业大学;2017年
3 王建娣;高氧化态Ru(Ⅵ)Re(Ⅴ)催化硅氢加成反应的DFT研究[D];南京师范大学;2016年
4 陈丹萍;PEG稳定的Ru纳米粒子催化α-蒎烯加氢反应研究[D];福州大学;2018年
5 李琳;Ru(Ⅱ)配合物催化醇与胺脱氢偶联合成芳基含氮杂环[D];武汉大学;2018年
6 邸君杰;Re_(1-x)Mo_xS_2纳米结构的制备及特性研究[D];西安理工大学;2019年
7 张宗鹏;Re和ppm级S对镍基单晶高温合金氧化和热腐蚀行为的影响[D];沈阳工业大学;2019年
8 刘含雪;Monge-Ampère型方程和方程组正的整体径向大解的存在性[D];烟台大学;2018年
9 纪秀艳;对含醌配体的Re(Ⅰ)金属配合物光电性质的理论研究[D];吉林大学;2018年
10 陈洪彩;B(C_6F_5)_3和Ru(acac)_3/triphos配合物催化胺的烷基化反应机理研究[D];南京师范大学;2018年
11 熊简;不同种类和链长胺基化壳聚糖对Re(Ⅶ)的吸附性能及机理研究[D];华中科技大学;2018年
12 尚姗姗;负载型离子液体Ru基催化剂在乙炔氢氯化反应中的研究[D];天津大学;2017年
13 郑微;席夫碱型Ru(Ⅲ)配合物的制备、表征及其性能研究[D];遵义医学院;2017年
14 张晓慧;~(188)Re-血管抑素的制备和其生物活性及在小鼠体内生物学分布的研究[D];第四军医大学;2005年
15 姚冉;基于非线性涡黏假设的γ-Re_θ转捩模型和γ转捩模型研究[D];北京理工大学;2018年
16 付晓虎;RE变质高铬铸铁组织与性能的研究[D];中南大学;2012年
17 李水清;RU型汽车同步带的传动噪声分析与试验研究[D];长春理工大学;2017年
18 方义权;Re~(3+)掺杂氟化物激光晶体的坩埚下降法生长研究[D];宁波大学;2014年
19 魏林;基于RE的曲面加工刀具轨迹快速生成[D];燕山大学;2013年
20 茆亮;Ru对单晶高温合金微观组织和力学性能的影响[D];沈阳工业大学;2010年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978