| 题名 | K465镍基高温合金的组织和性能稳定性及热疲劳性能 |
| 作者 | 杨金侠 |
| 学位类别 | 博士 |
| 答辩日期 | 2006-09-13 |
| 授予单位 | 中国科学院金属研究所 |
| 授予地点 | 金属研究所 |
| 导师 | 管恒荣 |
| 关键词 | 高温合金 时效 热疲劳 gama prime 相 碳化物 TCP相 |
| 学位专业 | 材料学 |
| 中文摘要 | 本论文研究一种镍基高温合金K465的组织和性能稳定性及热疲劳性能，研究结果表明： 在850℃时效时间达到600h和950℃时效时间达到300h之前，随着时效时间延长，gama prime 相的正方体形貌越来越规整，排列更加规则，在此区间gama prime与gama 两相之间的晶格错配度为正值，且随时效时间的延长而增加。相应时间时效后的样品具有较好的室温拉伸性能和较高的持久寿命。在850℃时效到800-3000h、950℃时效到300-600h和1050℃时效到100-300h区间内，随着时效时间延长，gama prime相的立方体形貌逐渐改变，这是由于gama prime与gama 两相之间的晶格错配度的降低、gama prime 相粒子的长大和合并以及 gama prime 相粒子的边角溶解（950和1050℃）引起的。对应此区间时效后的样品的室温拉伸强度和延伸率及持久寿命开始下降。组织观察显示在850℃时效时间超过800h之后合金的室温拉伸和持久性能变坏的主要原因是σ相和碳化物的碎裂以及它们与基体的界面分离。在950℃时效到300-600h和1050℃时效到100-300h区间内，gama prime相的严重粗化对合金性能的下降起决定性作用，同时碳化物也发挥了一定作用。在950℃时效时间超过600h和1050℃时效时间超过300h之后，gama prime相演化成条状。随时效时间增加，条状gama prime相保持稳定，这是由于条状gama prime与gama 相的界面上的位错束缚作用和能量最低要求决定的。对应此区间时效后的样品的室温拉伸强度和塑性较低，但随时效时间的增加，变化不大。且950℃时效时间超过600h之后的样品的持久寿命很低，这是由于gama prime的严重粗化和碳化物的开裂造成的。而1050℃时效300h之后样品的持久寿命基本不随时效时间的延长而下降，且时效到1000h样品的持久寿命反而增加，这归因于完整的筏排组织、球形gama prime和细小gama prime粒子的复合强化作用。 实验合金在850－1100℃温度范围内时效时存在三种碳化物：MC、M6C和M23C6。其中，M6C碳化物最稳定，且温度越高越稳定，MC碳化物在低温区间850－950℃相对稳定，温度越高越不稳定，M23C6碳化物只出现在950-1100℃温度范围内的时效过程中的某一区间，时效时间延长，M23C6碳化物发生溶解并消失。在时效过程中，MC碳化物发生分解，原位转变成M6C碳化物，并且转变M6C碳化物保持原MC碳化物的骨架状分布，其形貌和尺寸不随时效时间延长而变化，故有较高的稳定性。值得注意的是在研究合金中观察到M6C碳化物易在二次析出的MC碳化物上进行异质形核，也容易在gama prime/gama 界面上形核，这是能量最低和有利的成分条件决定的。 在850℃时效到221h，观察到σ相。在950℃时效到100h，观察到σ相，时效时间达到600h，σ相原位转变成更稳定的μ相。在超过1000℃时效100h之前，μ相开始形成，而且在950℃时效时间超过600h之后和1000-1100℃时效过程中，没有观察到σ相，这是因为M6C和M23C6碳化物以及μ相的形成消耗了大量σ相形成元素和σ相在高温时不稳定造成的。σ相具有针状或片层状结构，并形成“花篮”或多层组织。μ相在950℃以上温度时效时形成。在1000℃，μ相的析出量达到高峰，在1050和1100℃，其含量稍有下降。μ相呈片层状，并与gama prime或gama 相具有一定的晶体学取向关系。与已有研究不同的是在950和1050℃时效后试样的持久和拉伸变形中，μ相没有碎裂，也未发生脆断和界面剥离，而是发生弯曲，证明μ相具有一定塑性。 K465与K417G合金的热疲劳性能相当，而且在1050℃保温300s的实验条件下表现出略好于K417G合金的热疲劳性能。M6C碳化物对K465合金的热疲劳裂纹尖端具有钝化作用。与恒温热处理相比，冷热循环作用明显促进MC碳化物的分解、M6C碳化物的析出以及gama prime相的形态演变。 |
| 语种 | 中文 |
| 公开日期 | 2012-04-10 |
| 页码 | 140 |
| 内容类型 | 学位论文 |
| 源URL | [http://ir.imr.ac.cn/handle/321006/16950]  |
| 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 | 杨金侠. K465镍基高温合金的组织和性能稳定性及热疲劳性能[D]. 金属研究所. 中国科学院金属研究所. 2006. |
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