钴及钴基合金拉伸和压缩变形机理的研究现状

与镍基高温合金相比,钴基高温合金的高温抗热腐蚀性能、抗热疲劳性能和焊接性等更优越,工作温度更高,因而受到研究者的广泛关注,但高温强度不及镍基高温合金使其应用受限。与传统钴基高温合金相比,新型钴基高温合金由于具有与镍基高温合金相似的γ/γ′共格强化组织而受到人们的青睐,有望替代镍基高温合金,成为新型的合金体系,而进一步提高新型钴基高温合金的拉伸和压缩性能,是拓展合金应用领域必须解决的问题。对纯钴的拉伸和压缩性能已有较详细的报道,纯钴的密排六方晶体结构会导致钴基合金的塑性较差。近年来,研究者们不断地研究如何提高新型钴基高温合金中γ′相的稳定性及拉伸和压缩性能。目前,新型钴基高温合金的延伸率已达到18%左右。新型钴基高温合金压缩变形时出现反常屈服现象是由于螺型位错的交滑移被钉扎,它的驱动力来源于弹性各向异性能和{100}面上较低的反相畴界能。在反常应力峰值附近,位错被限制在γ基体中,偶尔观察到位错切过γ′相。同时,在拉伸加载时也发现了高温反常屈服现象。此外,以三元Co-Al-W合金为基础,通过加入微合金元素(如Mo、Mg、Ce等),可以使新型钴基高温合金的延伸率逐步提高。本文归纳了钴及钴基合金拉伸和压缩变形机理的研究现状。通过介绍密排六方(HCP)金属钴的滑移变形、孪生变形以及钴的变形机制和不同形变孪晶的特征,以钴基合金的塑性变形机理为主线,重点对钴基高温合金的压缩和拉伸变形,特别是由γ/γ′共格强化的钴基高温合金的反常流变应力,及在室温和高温拉伸条件下合金的塑性变形和破坏模式进行阐述。最后,提出了新型钴基高温合金塑性变形方面有待解决的问题。

γ—TiAl单晶中(1/2)〈110]位错的行为

[021]取向的γ—TiAl单晶（Ti—56％Al,原子分数）在－196－1000℃温度范围内压缩变形时主要形变方式为｛111｝（110］普通位错的滑移低温时，（1／2）（110］普通位错大多沿螺型及60°交角两种方向排列，井倾向于成组出现；而在反常屈服温度区域内，（1／2）（110］普通位错大多平行于其螺型方向，且形成许多位错拐点，其数目随温度的升高而增加；在反常屈服峰温以上，普通位错不具有特殊的方向性。

γ-TiAl单晶在不同温度的形变特性

在-196-1100℃温度范围内，利用压缩试验研究了γ-TiAl单晶（Al的原子分数为56％）在[001]，[152]，[021]，[233],[191]，[251]，[110]七个晶体取向上的塑性变形行为、它们的屈服强度-温度关系曲线都可分成三个部分：-196-600℃屈服强度随温度的升高先是快速下降，达到室温附近以后基本保持不变；600℃以上，屈服强度随温度的升高而反常升高，随晶体取向的不同在700-1000℃之间达到峰值；峰温以上，屈服强度随温度的升高又呈现快速下降的趋势峰温以下仅[021]取向的形变方式为｛111｝＜110]普通位错滑移，其余皆为｛111｝＜101]超点阵位错滑移。峰温以上．形变方式为：｛111｝＜112]孪生变形、｛111｝＜112]超点阵位错滑移、或普通位错滑移，普通位错的滑移面随晶体取向的不同可以是｛111｝。