| 题名 | 一种镍基单晶高温合金的电场热处理 |
| 作者 | 李应举 |
| 学位类别 | 博士 |
| 答辩日期 | 2007-06-07 |
| 授予单位 | 中国科学院金属研究所 |
| 授予地点 | 金属研究所 |
| 导师 | 杨院生 |
| 关键词 | 直流电场 镍基单晶高温合金 固溶处理 时效处理 Gamma prime相 力学性能 |
| 其他题名 | Electric field heat treatment of a Ni-based single crystal superalloy |
| 学位专业 | 材料加工工程 |
| 中文摘要 | 镍基单晶高温合金的热处理工艺复杂、处理温度高、持续时间长，不仅热处理的成本高，且合金在热处理过程中易受到氧化。因此，研究新型热处理方法以降低热处理温度或缩短处理时间，对提高单晶高温合金性能和降低成本具有重大意义。本文在一种镍基单晶高温合金的固溶处理和时效处理过程中施加直流电流或直流静电场，研究了电场对合金Gamma prime相和Gamma/Gamma prime共晶溶解、元素分布、Gamma prime相析出的影响，并研究了电场热处理对合金力学性能的影响，研发了一种镍基单晶高温合金的直流电流热处理工艺和直流静电场热处理工艺。本文研究得到以下研究结果： 直流电流对镍基单晶高温合金中的Gamma prime相和Gamma/Gamma prime共晶的溶解具有显著的促进作用。在固溶温度和时间相同条件下，随着电流密度的增加，未溶解Gamma prime相和Gamma/Gamma prime共晶含量降低，尺寸减小。直流电流显著缩短Gamma prime相的溶解时间，分析其原因主要为直流电流产生的电迁移效应加速原子的扩散，从而促进了Gamma prime相的溶解。 直流电流和固溶冷却速率对Gamma prime相析出有重要影响。高的固溶冷却速率有利于析出细小的Gamma prime相颗粒；在相同冷却条件下，施加直流电流样品中Gamma prime相的尺寸较未施加直流电流时有所增加，分布也更加均匀。合金在固溶后空冷时，随电流密度增加，Gamma prime相的尺寸和体积分数均增加，但Gamma prime相颗粒的面密度随电流密度增加而减小。固溶冷却过程中直流电流产生的Joule热导致了样品冷却速率的降低，从而促进了Gamma prime相的析出。 在直流电流作用下，合金中元素的显微偏析程度较未施加直流电流时有所减轻，特别是对于在固溶过程中很难达到均匀化的难熔合金元素W，直流电流对其均匀化的促进作用非常显著。 时效过程中施加直流电流对Gamma prime相的长大有促进作用。随着施加电流密度的增加，Gamma prime相尺寸和体积分数均增加。时效处理过程中施加直流电流降低了Gamma prime相的生长激活能，未施加直流电流和施加10A/cm2直流电流条件下Gamma prime相的生长激活能分别为208和189 kJ/mol。 直流静电场可以加速固溶过程中Gamma prime相的溶解，明显改善元素的偏析。通过合适的固溶温度和电场强度，可以使Gamma prime相尺寸分布更均匀，亚晶界的宽度更小。在直流静电场作用下，Gamma prime相的生长激活能下降加速了Gamma prime相的长大。试样表面正电荷与带负电空位的相互作用加速原子的扩散，这些是直流静电场所起到的主要作用。 直流电流热处理可以提高镍基单晶高温合金的室温屈服强度和高温持久寿命，但是对延伸率影响较小。合金元素的分布均匀化、Gamma prime相析出颗粒尺寸均匀和小的亚晶界宽度是其高温持久性能提高的主要原因。 |
| 语种 | 中文 |
| 公开日期 | 2012-04-10 |
| 页码 | 119 |
| 内容类型 | 学位论文 |
| 源URL | [http://ir.imr.ac.cn/handle/321006/16960]  |
| 专题 | 金属研究所_中国科学院金属研究所 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 李应举. 一种镍基单晶高温合金的电场热处理[D]. 金属研究所. 中国科学院金属研究所. 2007. |
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