基本信息
- 项目名称：
- 一种合金热处理期间组织形貌变化的分析
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 能源化工
- 大类：
- 自然科学类学术论文
- 简介：
- 高温合金的性能主要决定于它的化学组成和组织结构。当成分一定时，合金的熔炼及热处理等工艺对合金的组织与性能有明显影响。采用选晶法制备的单晶镍基合金树枝晶生长完整，枝晶偏析及组织不均匀性明显存在。
- 详细介绍：
- 采用籽晶法在高温度梯度真空定向凝固炉中将DD3试棒进行充分热处理。[001]取向单晶镍基合金经充分热处理后，组织结构是立方g¢ 相以共格方式嵌镶在g基体相中，并沿<100>取向规则排列。
作品专业信息
撰写目的和基本思路
- 通过有限元分析单晶镍基高温合金热处理期间不同时效温度组织形貌，得到热处理期间及蠕变期间的组织演化规律，为微观领域组织分析提供依据。
科学性、先进性及独特之处
- 作品对试验用单晶合金进行不同条件的热处理后，对不同条件热处理合金进行组织形貌观察，构造出立方析出相在三维空间的存在方式，并采用有限元方法计算无外加应力条件下，立方 基体/析出两相的von Mises应力分布，考察热处理期间应力分布对析出相形态演化的影响，研究热处理期间析出相的演化规律。
应用价值和现实意义
- 研究表明，对一特定成分的单晶高温合金，其蠕变性能与合金的强化、合金化程度、析出强化相的体积分数、尺寸、形态紧密相关。采用热处理方法可调整合金中的析出相的形态及尺寸，并可明显改善化学成分的均匀化程度，提高合金的蠕变抗力。因此，采用热处理方法可一定程度地调整析出相的尺寸和形态，改善单晶合金的蠕变性能，提高发动机的工作效率。
学术论文摘要
- 通过对一种含Re单晶镍基高温合金热处理期间及不同时效温度组织形貌的观察，结合有限元分析，研究合金中g¢ 相在热处理期间及蠕变期间的组织演化规律。研究结果表明：在固溶热处理期间，g¢ 相以蝶形组合从基体析出；一次时效期间，g¢ 相长大呈现立方体形貌；二次时效期间，g¢ 相略有长大，排列更加规则。经不同温度的一次时效后g¢ 相尺寸逐渐长大，立方度增加。确定出该合金热处理工艺为1280℃4h AC+1320℃4h AC+1120℃4h AC+870℃32h AC。
获奖情况
- 无
鉴定结果
- 无
参考文献
- 1.王春涛，田素贵，王明罡.一种单晶镍基合金热处理期间的组织演化与分析 稀有金属材料与工程 January 2007 Vol.36, No.1 46-49 2.Tian Sugui, Zhang Jinghua, Yang Hongcai, Hu Zhuangqi. Mater. Sci. Technol., 2000; 16, 451
同类课题研究水平概述
- 研究一种合金，首先要研究一种合金元素的作用，强化或弱化机理以及它们与合金组织与性能之间的关系。合金设计就是在研制具有特定目标性能的合金时，在理论的指导下，确定母合金中加入何种合金元素及其加入量，并能对组织、结构和性能加以预测。合金设计的起点应追溯到Hume—Rothery于1934年用电子浓度来预测铜及贵金属合金中的合金相。20世纪60年代Broesh和Shaner根据电子空穴预报盯脆性相的形成并首创PHACOMP方法设计了高温合金，这标志着“金属学由艺术进入科学时代的开端。”70年代合金设计已作为关键词使用。80年代以来，材料设计在多层次广泛领域中不断发展。基于电子结构研究进行微观机构设计的计算材料学随着计算机的发展而迅速发展，在材料科学研究中具有重大活力。其中，日本金属技术研究所太田芳雄等人提出的d电子设计法是较为成熟的方法之一。已用此方法设计出性能与第二代单晶合金PWA1484相当的TUT9L和，TUT95合金。90年代初，中科院金属研究所在与日本丰桥大学合作研究中，也应用d电子设计法研制出高性能的抗腐蚀单晶合金，北京航空材料研究院在研究第二代单晶合金DD6的过程中，参照国外有关方法实施计算机辅助设计，取得明显效果。 然而，对于非单晶合金，晶界或界面是材料中的一类“结构组分”，也可以说是材料中的一种延展性缺陷，它敏感地影响甚至控制材料的力学和化学特性。人们发现，浓度仅为ppm量级的杂质就可以导致材料力学性能的剧烈变化，严重影响材料的实际应用。通常人们认为材料脆化的基本机制之一是杂质在晶界上的偏聚，后来实验又发现杂质元素的偏聚会受到合金元素的影响，且起到重要的作用。微量杂质及合金元素晶界偏聚效应对合金强度和断裂特性的关键作用，探索晶界结构及微量杂质和合金元素偏聚的电子效应，揭示晶界微观结构对材料性能影响的相关机制具有重要的意义。
