N在γ-Ni/γ′-Ni_3Al相界区域的占位趋势与脆化作用

采用第一原理赝势平面波方法研究迹量元素N在γ-Ni/γ′-Ni3Al相界区域的占位趋势及其对相界断裂强度的影响。结果显示:以气态形式存在的N不易掺杂到Ni/Ni3Al相界,而以固态形式存在的N则很容易被掺进Ni/Ni3Al相界;N在Ni/Ni3Al相界中不仅能稳定存在,而且掺杂到八面体间隙比置换其中的基体原子具有更高的形成能力与结构稳定性;N掺杂将削弱Ni/Ni3Al相界的断裂强度,其中尤以间隙位掺杂最为明显。电子结构分析表明:置换型掺杂时,相界断裂强度的降低可归结为Frenkel缺陷导致的掺杂相界层间电子相互作用的减弱;而间隙位掺杂,除了基体原子间电子相互作用因掺杂原子与基体原子间的强相互作用而减弱外,晶格畸变导致的局域弹性应变能增加也是一个重要的原因。

Ir合金化Ni/Ni_3Al相界断裂功的第一原理计算

采用第一原理赝势平面波方法计算了Ir合金化前后γ-Ni/γ′-Ni3Al相界的电子与能态结构,并比较了Ir元素分别占据不同亚点阵位时对相界断裂强度的影响。结果表明Ir优先取代Ni原子,其次是Al原子,较难占据间隙位。Ir取代Ni或Al位时,可以提高γ-Ni/γ′-Ni3Al相界的断裂强度,但提高有限。电子态密度与电子密度分布图显示,Ir合金化对γ-Ni/γ′-Ni3Al相界的强化的原因是Ir与其最近邻Ni原子间的电子相互作用引起的相界区域层间原子价键强度的增强。

Inconel 617合金中第二相的析出规律研究

利用SEM和TEM对Inconel 617合金在700℃时效0~1000 h后的M23C6碳化物和γ′-Ni 3(Ti,Al)相的析出规律及第二相析出对硬度的影响进行了研究。结果表明,700℃时效过程中样品在160 h时达到硬度峰值,且硬度的提高与晶界处析出的不规则M23C6碳化物、晶粒内部析出的棒状M23C6碳化物和球状γ′相有关,其中γ′相对材料的强化效果更明显。时效初期,第二相以M23C6碳化物为主,γ′相倾向在碳化物周围的富Al和Ti的区域形核长大。两种相互依附的析出相存在共格取向关系,限制彼此的生长。γ′相数量不断增多并向碳化物内部生长,导致碳化物逐渐分解。时效后期,晶粒内部的碳化物几乎消失,晶粒内部弥散分布着大量球状γ′相。根据实验结果,讨论了两种析出相的析出长大规律。

沉淀强化型奥氏体钢中γ'相的析出过程

将沉淀强化型奥氏体钢在980℃固溶1 h后淬火,然后在500~850℃时效4 h,750℃析出强化效果最好。结合透射电子显微镜(TEM)和场离子显微镜(FIM),用原子探针层析技术(APT)研究强化相析出过程。结果表明,析出相为球形,是与基体共格的面心立方结构的γ’-Ni3(Al,Ti)相。随着时效温度提高,析出相尺寸增大,密度降低,Al元素和Ti元素在析出相与基体中的分配比逐渐提高,Ti元素的分配比明显高于Al元素,表现出更强的析出倾向。