| 题名 | DA718合金中磷、硼的作用及机理研究 |
| 作者 | 黄历锋 |
| 学位类别 | 博士 |
| 答辩日期 | 2007-05-26 |
| 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 | 胡壮麒 |
| 关键词 | 磷 硼 热加工 显微组织 力学性能 |
| 其他题名 | Investigation on the Behaviour and Mechanism of Phosphorus and Boron in DA718 Alloy |
| 学位专业 | 材料学 |
| 中文摘要 | 磷、硼显著提高IN718（GH4169）合金持久和蠕变性能的有益作用已逐渐地得到承认，但是影响机理有待深入研究，以促进其实际应用。IN718合金的使用温度一般低于650℃，这一缺点限制了其在现代航空发动机中的应用。过去的研究证实，磷、硼可明显提高718合金的使用温度，具有良好的应用前景。因此，本文在过去研究的基础上开展以下两个方面的研究：一是研究磷、硼在DA718合金中的作用机理；二是研究磷、硼微合金化合金的热加工及长期时效组织和性能稳定性。通过以上研究为合理地利用磷、硼的强化作用提高IN718合金的使用性能提供指导。 本文首先研究了磷、硼对DA718合金蠕变性能及蠕变变形机理的影响。进一步地验证了复合添加磷、硼可以更显著地提高DA718合金的蠕变性能。加入磷、硼提高DA718合金的蠕变激活能、降低应力指数，增加蠕变变形抗力，延长合金的蠕变寿命。利用透射电镜对蠕变组织进行观察表明，合金的蠕变组织中存在大量光滑平直且互相平行的滑移带。随着蠕变的进行，晶粒内部的形变带密度增加，间距变窄，添加磷、硼能有效地抵抗变形。部分形变带被确定为孪晶，其它也有可能为位错滑移带。不全位错切过基体和γ″强化相后产生一个单层孪晶，γ″强化相的析出是产生孪晶变形的根源，因为在固溶态合金蠕变变形组织中并未观察到孪晶变形。 磷、硼对DA718合金室温及高温拉伸性能、室温冲击性能的影响不明显。单独添加磷、硼对合金室温及高温拉伸性能影响不明显，而且拉伸断口裂纹源处的形貌没有差别，但是复合添加磷、硼能改善高温拉伸时裂纹源的形貌。单独添加磷稍降低DA718合金的室温冲击韧性，但是合金在650℃时效100h后，加磷合金的室温冲击功反而上升，硼并不降低合金的室温冲击韧性。所有的室温冲击断口形貌都是穿晶韧窝型断裂，磷、硼对此没有明显影响。 研究了单独添加磷、硼对DA718合金热处理态组织的影响，磷、硼能稍细化晶内γ″相的尺寸。晶界处析出很少的δ相，呈短棒状或颗粒状，且没有明显差别。磷、硼对合金直接时效态晶粒组织影响亦不大，各合金晶粒大小均匀平均尺寸约10μm。在680℃时效3000h过程中，γ″相沿半径方向直线长大，沿厚度方向按抛物线规律长大。磷、硼显著地降低γ″相的长大速率。时效过程中磷、硼能抑制晶界δ相的粗化，并阻碍其周围无析出区的宽化。分析认为其主要原因是磷、硼能降低合金中铌的扩散系数。DA718合金在680℃时效3000h过程中，其硬度变化曲线表明，磷稍抑制过时效。磷、硼对合金在680℃时效600h后的室温拉伸性能的影响不明显，但仍然能提高蠕变性能。表明在DA718合金中用磷、硼作为有益微合金元素是合适的。 磷、硼的作用机理分为晶界机制和晶内机制。计算分析表明，磷降低纯镍的晶界结合力，但是硼提高纯镍的晶界结合力；磷、硼的晶界偏聚将阻碍晶界扩散、并最终阻碍晶界δ相的粗化及其周围无析出区的宽化；同时磷、硼抑制晶界扩散也有利于抑制蠕变时的晶界滑移及裂纹萌生。磷、硼也可以偏聚于位错等晶内缺陷处，更可能占据大量的空位或间隙位置，降低合金的层错能，产生固溶强化作用；磷和硼还能减缓合金中元素的扩散，提高强化相的稳定性。 热模拟试验中，718合金随变形温度的提高，变形的峰值应力降低，对应的应变值变小。加入磷、硼以后，在1000℃以下压缩，合金的峰值应力和对应的应变值更低。此时磷、硼抑制晶界δ相的析出，降低热加工的激活能，合金变形抗力降低，有利于获得再结晶细晶组织；在高于1000℃时，添加磷、硼的影响很小。合金在1060℃变形时，随着变形量的增加，位错密度不断增加，促进再结晶的发生。对于不同磷、硼含量的合金，当温度高于1000℃时，只要变形量达到30%以上，就可以获得完全的再结晶组织。 在较低的温度变形结合磷、硼微合金化的方法，可以进一步提高合金的强度和蠕变性能。在680℃时效3000h过程中其硬度高于在较高温度变形的合金。在680℃时效600h后，在拉伸强度及蠕变性能方面的优势均能保留。磷、硼复合强化结合热加工可在合金组织中形成弯曲晶界，且晶内γ″强化相细化，体积分数增多，并形成少量<100>的显微织构，因此明显提高合金的拉伸强度和蠕变性能。 |
| 语种 | 中文 |
| 公开日期 | 2012-04-10 |
| 页码 | 117 |
| 内容类型 | 学位论文 |
| 源URL | [http://ir.imr.ac.cn/handle/321006/17109]  |
| 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 | 黄历锋. DA718合金中磷、硼的作用及机理研究[D]. 金属研究所. 中国科学院金属研究所. 2007. |
| 个性服务 |
| 查看访问统计 |
| 相关权益政策 |
| 暂无数据 |
| 收藏/分享 |
除非特别说明，本系统中所有内容都受版权保护，并保留所有权利。
修改评论