镍基单晶高温合金高温低应力蠕变过程中典型变形机制研究进展

以镍基单晶高温合金高温低应力蠕变变形为主,简要介绍了蠕变过程中几个典型变形机制的研究进展,并分析合金蠕变过程研究中存在的问题.

FGH4097镍基合金950℃低应力蠕变位错及硬度分析

为了提高发动机用FGH4097镍基合金的综合性能,选择变截面蠕变的方法,将镍基合金升温到950℃并施加不同应力持续蠕变测试200 h,据γ/γ’两相界面位错网、元素错配度对显微组织变化规律进行分析。研究结果表明:在应力逐渐提高的过程中,筏排组织不断增加,当应力达到70 MPa时获得了具有完整结构筏排组织,位错可以提供更多扩散通道,使筏排化进程明显加速;当蠕变应力提高后,合金硬度显著下降。

金属棒料低应力高温精密剪切分离工艺的研究

为了实现金属棒料的低应力精密分离,本文提出了一种金属棒料低应力高温精密剪切分离工艺,并详细叙述了该工艺的工艺工程。本文针对06#钢金属棒料建立了有限元模型,分析了是否开槽、坯料温度对断面质量、剪切载荷和剪切功的影响。结果表明,预制环形槽有助于降低剪切载荷、剪切功和得到更加光滑平整的断面。新的工艺相比较于传统工艺在剪切载荷和剪切功两方面均有显著的降低,新工艺是一种绿色节能的工艺。

物理冶金信息指导机器学习的镍基单晶高温合金蠕变寿命预测

蠕变寿命是影响镍基单晶高温合金材料服役寿命和力学性能的关键材料参数。因此,如何准确有效地预测合金的蠕变寿命具有重要现实意义。尽管多年来许多研究学者已经建立起多种蠕变寿命的预测模型,但是由于不同温度应力下的蠕变机制复杂且蠕变过程涉及长时间的显微组织演化,已有模型尚难以实现有效预测。对此,采用物理冶金原理指导下的数据挖掘结合机器学习这一研究策略,通过文献调研建立起了高温低应力下的镍基单晶合金的高质量蠕变数据集,在物理冶金原理指导下对原始数据进行挖掘,提高了原始数据的内在质量,并基于Pearson系数和随机森林平均精确度降低值分别对原始数据特征进行了相关性分析和重要性评估,表明所建立的数据集符合基本的物理冶金学机制,同时阐明了引入的三维物理冶金信息对于蠕变寿命预测的重要意义。随后,基于机器学习方法在数据挖掘后的数据集上对合金的蠕变寿命进行了预测,并根据平方相关系数(R~2)、平均绝对误差(MAE)和过拟合程度评估了不同的机器学习模型。结果表明,支持向量回归(SVR)模型在本研究中具有较好的泛化能力且不容易过拟合,同时结合了物理冶金信息的机器学习模型拥有更好的预测准确性和泛化能力。最终成功地建立起了高温低应力下镍基单晶高温合金成分、工艺以及引入的物理冶金参数和蠕变寿命之间的关系,能够实现对镍基单晶高温合金蠕变寿命的有效预测,并有望应用于基于合金服役条件的成分工艺的反向设计。

发动机用FGH4097合金950℃变截面蠕变行为研究

将发动机用镍基合金升温到950℃并施加不同应力持续蠕变测试200 h,据γ/γ’两相界面位错网对显微组织变化规律进行分析。研究结果表明:950℃、125 MPa下合金呈现明显的高温低应力蠕变特性,观察到一个稳定的蠕变阶段,蠕变速率最小为1.6×10^(-8)s^(-1),经过229 h发生了蠕变断裂;断口处组织出现了明显的颈缩特征;提高应力后,Cr、Re、Mo在γ相内达到了更大分配系数,Re元素变化趋势也更加明显。

超塑性合金的开发和应用

超塑性合金及其应用 所谓“超塑性”是指某些金属材料和陶瓷材料在高温低应力拉伸变形时产生异常大延伸率的现象，如果这一现象得到实用将会带来巨大的经济效益，既节省资源又节约能源。

热力耦合对一种第四代镍基单晶高温合金1100℃蠕变组织演变的影响

以一种第四代镍基单晶高温合金为研究对象,采用变截面蠕变试样,在1100℃、43~96 MPa条件下进行200 h蠕变中断实验,利用SEM和TEM观察了微观组织演变规律,利用同步辐射高能XRD和EPMA分析了高温低应力条件下镍基单晶高温合金的蠕变组织演变。结果表明:随着应力的增大,镍基单晶高温合金的γ′相体积分数降低,筏化程度增大且筏排厚度下降,同时,γ相通道宽度逐渐增大,而γ/γ’两相界面位错网间距逐渐减小。固溶强化元素Re、Mo和Cr等在γ相中的富集导致γ/γ’两相错配度绝对值增大。蠕变过程中γ’相体积分数降低和γ’相筏排厚度减小显著降低了合金的强度。另外,位错在γ′相溶解所导致的弯曲相界处的塞积,使位错易于切入γ′相,也是镍基单晶高温合金室温硬度下降的重要原因。