元素掺杂对高熵合金力学性能影响的研究进展

高熵合金因展现出优异的耐蚀性、耐磨性、抗高温氧化性以及高温力学性能等,成为近年来最具发展潜力的新材料之一。目前,高熵合金的发展已取得显著进展,但由于其组成元素较多,元素配比多元化,在发展过程中暴露出一系列问题,如对高熵合金微观结构及性能的认知不足;元素掺杂对高熵合金性能影响研究尚不全面,影响机理尚不明确等。这些问题严重影响高熵合金应用于工程实际的速度,因此对国内外已有关于元素对高熵合金力学性能影响研究的分析与总结显得至关重要。分析了元素掺杂对高熵合金力学性能的影响,探讨了合金元素在高熵合金体系中的作用,指出了高熵合金发展过程中的不足,提出了高熵合金后续发展的方向,并对高熵合金的发展前景进行了展望,以期为新型高性能高熵合金的研发提供理论基础。

固溶处理在镍基高温合金中作用的研究进展

随着镍基高温合金服役温度的不断提高,难溶元素含量的增多使合金固溶处理难度进一步增加。为了能更有效地制定出最佳的热处理制度,将固溶处理对镍基高温合金凝固组织、元素偏析以及力学性能的影响进行综合分析。结果表明,均匀化处理可以提高合金的初熔温度。适当提高固溶温度,延长固溶时间,增加固溶处理步骤可以显著减少合金元素的偏析,降低γ/γ′共晶组织、TCP相的体积分数,使碳化物转变为更稳定的类型,残余γ′相体积分数有所降低。但不同的固溶处理工艺对不同合金析出的γ′相尺寸、体积分数的影响仍存有差异,需对不同合金分别进行研究。新提出的斜坡固溶处理与重熔固溶处理均是保证在没有初熔组织存在的条件下,尽量提升固溶处理温度,使元素分布更均匀,并获得比传统逐步固溶处理更小的残余偏析,持久寿命明显增加。最后综述了固溶处理对合金微观组织及力学性能的影响机理,并指出今后的研究方向。

热腐蚀对高温合金力学性能的影响以及防护措施的研究进展

高温合金因优异的高温强度,疲劳性能、断裂韧性等综合性能,已成为燃气涡轮发动机热端部件不可替代的关键材料。热腐蚀是造成涡轮发动机高温合金叶片失效的重要机制之一,深入研究高温合金热腐蚀对力学性能的影响,对发展服役条件下的热腐蚀防护措施具有重要的工程意义。本文综述了热腐蚀对高温合金疲劳性能、持久性能、蠕变性能以及其他力学性能的影响,总结了元素调控技术,表面防护涂层,激光喷丸技术等高温合金的多种防护措施,为发展耐热腐蚀高温合金提供建议。

抽拉速率对定向凝固镍基高温合金组织和偏析的影响

研究了抽拉速率对一种定向凝固镍基高温合金组织与偏析的影响。结果表明,随着抽拉速率的增加,固液界面由平界面向胞状,再到粗枝状,最后到细枝状的演变过程,枝晶不断细化;一次和二次枝晶间距不断变小,γ′相形貌越来越呈规则的立方体,γ′尺寸逐渐变小。元素偏析程度先增大后减小,并在100μm/s时到达峰值;共晶和碳化物尺寸均随着抽拉速率的增大而变小,碳化物和共晶体积分数随抽拉速率增大而增大。

共晶高熵合金力学性能的研究进展

共晶高熵合金是近年发展起来的一种具有优异力学性能的新型合金,其典型的层状共晶组织一般由软质相与硬质相组成,因而共晶高熵合金可以同时具有较高的强度与良好的塑性,这一特点使其作为结构材料在工业领域拥有广泛的应用前景。本文简述了共晶高熵合金的含义与特点,归纳了该类材料力学性能与变形行为的最新研究成果,提出了关于共晶高熵合金相形成机理以及变形过程中微观组织演化等的研究还存在的缺点,并展望了其今后的发展趋势,以期为优化共晶高熵合金的力学性能提供思路。

固溶热处理对含碳镍基单晶高温合金AM3组织和偏析的影响

研究了不同固溶处理工艺对含0.045%(质量分数)碳的AM3镍基高温合金组织和元素偏析的影响。采用光学显微镜和扫描电镜对组织和γ'相进行了观察分析。采用电子探针对元素偏析进行了测试分析。结果显示,合金的初熔温度为1305℃,在对试样进行1305℃/6 h固溶处理前,对其先进行1300℃/3 h的均匀化处理可以减少初熔组织的出现,并能使得初熔温度提高约5℃。随着固溶温度的提高和固溶时间的延长,γ'相的体积分数和尺寸显著增大,元素Cr、Co、Mo、W和Al的偏析系数接近均值1。随着固溶时间的延长,初熔组织的出现阻碍了Ti的偏析。最佳的固溶处理工艺为1300℃/3 h+1305℃/6 h/空冷+1080℃/6 h+870℃/20 h/空冷。热处理后的AM3单晶高温合金枝晶组织完全消失,γ'相立方度更好,尺寸达到454 nm,并且体积分数为66.05%。元素Cr、Co、Mo、W、Al和Ti的偏析程度均有所降低。