长寿命服役条件下DZ125合金的蠕变行为及影响因素

【摘要】通过对DZ125镍基合金进行不同工艺的热处理、蠕变性能测试及组织形貌观察，研究热处理工艺对合金组织结构和蠕变性能的影响；通过热力学计算预测合金在不同条件下的相形筏化时间，通过晶格错配度的计算，研究了不同状态合金中′/两相的晶格应变程度。通过微观形貌观察及衍衬分析，研究了合金在蠕变期间的微观变形特征与断裂机制，得出如下主要结论：铸态DZ125镍基合金的组织结构主要由基体、相、共晶组织以及块状碳化物组成，在枝晶干/间区域存在明显的成分偏析及/两相的尺寸差别。合金经完全热处理后，元素偏析程度及晶格错配度有所减小，但仍在枝晶干/间区域存在不同尺寸的′相，尺寸约为0.4m的细小立方相均匀分布在枝晶干区域，尺寸约为1—1.2m的粗大立方相存在于枝晶间区域，并有块状碳化物存在于枝晶间区域，其放射状或筛网状的共晶组织存在于枝晶间区域。在中温/高应力蠕变期间，合金中的′相不形成筏状组织；而在高温/低应力蠕变期间，合金中的立方′相转变成与施加应力轴垂直的筏状结构。合金在1040℃/137MPa蠕变3h，相转变成与应力轴垂直的N型筏状结构。采用热力学方法计算出元素在不同条件蠕变期间的扩散迁移速率，并预测出合金在840℃和760℃蠕变期间相的筏形化时间各自需近400h和3000h，即：随蠕变温度下降，相的筏形化时间延长。在中温/高应力蠕变期间，该合金的变形机制是位错在基体中滑移和剪切相，其中，剪切进入相的位错可以分解，形成两肖克莱不全位错加层错的位错组态，切入相的位错也可以从{111}面交滑移至{100}晶面，形成具有非平面芯的K-W锁，可以有效抑制位错在{111}面滑移，提高合金的蠕变抗力。在高温/低应力蠕变条件下，合金在稳态蠕变期间的变形机制是位错在基体中滑移和攀移越过相，其中，在位错攀移期间，位错的割阶易于形成，空位的形成和扩散是位错攀移的控制环节。蠕变后期，合金的变形机制是位错在基体中滑移和剪切进入筏状相，且在{111}面滑移。蠕变期间，分布在/两相界面的六边形或四边形位错网络，可释放晶格错配应力，减缓应力集中，提高合金的蠕变抗力。高温蠕变的后期，合金中的裂纹首先在晶界处萌生与扩展，且不同形态晶界具有不同的损伤特征，其中，沿应力轴呈45角的晶界承受较大剪切应力，是易于使其产生蠕变损伤的主要原因；而加入的元素Hf，可促进细小粒状相沿晶界析出，可抑制晶界滑移，提高晶界强度，是使合金蠕变断裂后，断口呈现非光滑特征的主要原因。与传统工艺热处理相比，随固溶温度提高至1260℃，合金中难熔元素的偏析程度及晶格错配度明显减小，在枝晶间区域的粗大相可完全溶解。经时效处理后，高体积分数的细小立方相均匀分布在枝晶干和枝晶间区域，可完全消除合金中的共晶组织，使合金中原大尺寸块状碳化物发生分解，并沿晶界弥散析出细小碳化物，可抑制晶界滑移。因此，与传统工艺热处理相比，高温固溶处理可改善合金的组织均匀性，提高合金蠕变抗力和蠕变寿命。
【作者】田宁；
【导师】田素贵；于慧臣；
【作者基本信息】沈阳工业大学，材料加工工程，2014，博士
【关键词】DZ125镍基合金；组织结构；固溶温度；蠕变；变形特征；蠕变损伤；

【参考文献】
[1]李永辉.光子晶格带隙结构的实验研究及理论模拟[D].内蒙古师范大学,光学,2013,硕士.
[2]刘庆.DTN网络中基于概率的散发等待路由算法[D].华中师范大学,计算机系统结构,2013,硕士.
[3]董玉欣.沙袋结构增韧PA6/EPDM-M/CaCO_3三元复合材料力学性能影响因素与增韧机理研究[D].浙江工业大学,2012.
[4]王玉鹏.“新美国世纪计划”与美国对伊拉克战争的决策[D].华中师范大学,国际关系史,2014,硕士.
[5]李清莲.高中历史课堂教学中人文精神培育探析[D].华中师范大学,历史教学,2014,硕士.
[6]伊志强.半城市化阶段失地农民就业问题研究[D].清华大学,公共管理（专业学位）,2007,硕士.
[7]马静姝.基于改进EMD和BEKK-MVGARCH的干散货FFA市场波动分析[D].大连海事大学,交通运输工程,2014,硕士.
[8]仲峰.跨国公司在华独资经营倾向研究[D].对外经济贸易大学,国际贸易,2004,硕士.
[9]彭孝栋.中国形象的媒介化建构[D].湖南师范大学,新闻学,2013,硕士.
[10]周静怡.面向物联网的农田数据传输中间件的研究与设计[D].东华大学,控制工程（专业学位）,2014,硕士.
[11]姚远.铝合金型材多点弯曲成形中典型工艺的数值模拟研究[D].吉林大学,材料加工工程,2013,硕士.
[12]张世海,范秀兰,程英涛,刘晓燕.基于实例的高层结构方案设计关键技术及实例库系统[J].四川建筑科学研究,2005,06:12-17.
[13]刘磊,张贺,田家赫.基于IOS的校园OA管理系统设计[J].软件导刊,2015,01:113-114.
[14]杨颖.我国公司累积投票制研究[D].上海大学,法律,2013,硕士.
[15]姜斌.2011年费德勒年终总决赛技战术分析[D].北京体育大学,体育教育训练学,2013,硕士.
[16]程益丹,安睿.基于出租车GPS数据的路网可靠性分析[J].中国交通信息化,2014,12:141-143.
[17]倪项根.李东垣《内外伤辨惑论》方药配伍规律的研究[D].黑龙江中医药大学,方剂学,2004,硕士.
[18]马凌燕.原发性肌张力障碍的遗传学研究[D].北京协和医学院,神经病学,2014,博士.
[19]周韬.盐胁迫下胡杨的生理响应及miRNA表达动态变化[D].北京林业大学,林木遗传育种,2014,博士.
[20]陈金玉,肖民卿.基于连续故障模型的Delta算子系统可靠鲁棒H_∞控制[J].控制与决策,2009,09:1394-1397+1401.
[21]司瑞.空心板桥拓宽结构受力分析[D].长安大学,桥梁与隧道工程,2013,硕士.
[22]伊晓龙.美术网络社区的人类学研究[D].云南师范大学,美术学,2013,硕士.
[23]周知展.实时三维超声心动图评价先天性心脏病室间隔缺损患者手术前后左室功能的研究[D].广西医科大学,影像医学与核医学（专业学位）,2013,硕士.
[24]王宇坤.不同负荷条件下微电网中分布式电源控制策略研究[D].哈尔滨工业大学,控制科学与工程,2013,硕士.
[25]宋宝莉,张帮华,何炎祥,朱骁峰.带有多个可转化约束的频繁项集挖掘算法[J].计算机科学,2003,12:115-117.
[26]马丽丽.偏光晶体视场角分束角与结构特性的关系研究[D].曲阜师范大学,光学,2004,硕士.
[27]闫德勤,刘彩凤,刘胜蓝,刘德山.大形变微分同胚图像配准快速算法[J].自动化学报.
[28]范全润,陈莉,杨泽民.数据挖掘技术及其应用进展[J].楚雄师范学院学报,2002,03:16-18.
[29]梁烜彬.论弗里达·卡洛自画像的艺术特征[D].中央美术学院,美术学,2013,硕士.
[30]张文坤.基于神经网络的状态预测技术及其在给水泵中的应用[D].华北电力大学（北京）,热能动力工程,2004,硕士.
[31]PetrosWolduFessehatsion.Research on the Impact of Eritrea’s Integration into COMESA on Its Economic Development[D].河北大学,世界经济,2014,硕士.
[32]秦小东.有限责任公司股权外部转让问题研究[D].甘肃政法学院,民商法学,2011,硕士.
[33]何宽,陈森发.基于一类因果关系图的综合评价方法及应用[J].控制与决策,2010,10:1513-1518.
[34]王佳佳.生态文明视域下的我国新农村生态建设研究[D].兰州理工大学,马克思主义基本原理,2014,硕士.
[35]高萌泽.农村金融与农业发展之间关系的实证分析[D].山东大学,工业工程（专业学位）,2012,硕士.
[36]王婉.论行政垄断的反垄断法规制[D].云南财经大学,法律（专业学位）,2013,硕士.
[37]兰玉波.化学驱波及系数和驱油效率的研究[D].大庆石油学院,2006.
[38]刘宇轩.高频超声对腕管综合征的诊断价值研究[D].吉林大学,临床医学,2014,硕士.
[39]江雄伟.伪装型垃圾网页检测技术的研究与实现[D].西南交通大学,计算机应用技术,2014,硕士.
[40]孙富春,孙增圻,慕春棣.采样非线性系统的动态神经网络稳定自适应控制[J].自动化学报,2000,06:721-728.
[41]聂静.整体语言教学在伊金霍洛旗高级中学英语阅读教学中的应用[D].内蒙古师范大学,教育（专业学位）,2013,硕士.
[42]范晨光.创新社会管理的运行模式研究[D].吉林大学,公共管理,2014,硕士.
[43]陈梅兰.基于网格和密度聚类算法研究[J].计算机与现代化,2005,02:1-5+9.
[44]杨雪梅.关于重新升温的美菲同盟关系之研究[D].南京大学,国际政治,2013,硕士.
[45]许军.矩形截面平面涡卷簧轧制线的研究与开发[D].西南交通大学,机械设计及理论,2014,硕士.
[46]刘成君,戴汝为.基于邻域特征的二值化图象离散线性变换[J].自动化学报,1997,02:129-132.
[47]何瑶.新型聚合物电解质基复合质子传输膜的制备及其性能研究[D].东北师范大学,2014.
[48]崔立豹.“民俗符号”的力量[D].山东建筑大学,美术学,2013,硕士.
[49]郭兆瑞.重大错报风险与公司治理特征关系的实证研究[D].北京交通大学,会计,2013,硕士.
[50]潘立书.呼和浩特市传统武术发展现状及策略研究[D].内蒙古师范大学,民族传统体育学,2013,硕士.