NiAl基共晶合金组织和力学行为及稀土合金化研究.pdf

大连理工大学
博士学位论文
NiAl基共晶合金的组织和力学行为及稀土合金化研究
姓名:任维丽
申请学位级别:博士
专业:材料加工工程
指导教师:周继扬;郭建亭
20021001
要摘究,其在韧脆转变区间上的拉伸行为可分为四个区间:脆幽谇理、塑性解理、混合断裂、殛狭选F渲校嘈越饫砗退苄越饫砉傻奈露鹊惚曛咀挪牧嫌砂鹽生状态进入塑性状。难熔金属的共晶合金是一种同时解决室温韧性和高温强度较为成功的合金系。:拖⊥猎K囟簿Ш辖鹱橹⑿阅艿挠跋旖辛松钊胂低车难芯俊2捎弥臁热等静压和热处理工艺方法制备了研究材料,借助于湎哐苌洹⒌缱犹秸搿⒍硇D芷显微镜、扫描电子显微镜及透射电子显微镜等分析测试手段,研究了材料的微明妇织结构和高温变形的机理,ü鹊染惭狗ù恚芯苛酥腿鹊染惭固腘共晶合金在不同应变速率下的韧脆转变行为。在相同的条件下,热等静压处理使得合金的塑性提高,强度和平均应变硬化率降低,也使得韧脆转变温度降低。铸态合金较热等静压态合金的韧脆转变温度更加依赖于应变速率的变化。在韧脆转变附近,该合金的断口形貌经历了/相界剥离的脆性断裂到微孔洞聚合的塑性断裂的转变。。进一步在·巨定的应变速率下和较小的温度间隔范围内,对热等静压态的合金在韧脆转变区间上的拉伸断裂行为作了详细研态,#煤辖鸬募跛偃浔浣锥魏芏蹋忍浔浣段较长,表现出较好的蠕变断裂塑性。其稳态蠕变速率可用幂指数蠕变方程来描述,在。钡挠αχ甘捣直鹞..;在恒载荷一保砉奂せ钅芪痬。加速蠕变阶段蠕变速率的增加是由于裂纹的形成和扩展,且其断裂数据遵循媛桑叵凳轿#眛埃涸谒芯康奈露群陀αο拢变断口呈现出塑性断裂和沿晶蠕变断裂的混合行为,而后者比例较大,同一温度下随着应力的增大或者同一应力下随着温度的增大,沿晶断裂的比例呈现下降的趋势。该合金的蠕变过程为基体相诘奈淮砭植颗室圃焦齅帕9趟刂疲诙嗫帕:驮律。错密度急剧增加点。±大连理工大学博士学位论文一.
合金的流变应力大于不舍稀土合金的流变应力,,加入稀土使得合金的应力指数和变形激活能降低,这是由于稀土偏聚在晶界偏聚引起晶界硬度的增加,强化了晶界,这是稀土使得合金压缩垫幽改善的原因,过它的位错没有强烈的吸引作用,使得该合金在所研究的温度和应力下表现为较低的应力指数和较低的门槛应力。为了搞清该合金表现出较高表观蠕变激活能的原因,作了瞬态回蠕变实验。,随温度和卸载应力的增大而增大,其激活能为痶蚇娜浔浼せ钅芟嘁恢拢砻魉窃谛对睾蠡逑嗟一种回流过程。所以,我们得出,在稳态蠕变中,该合金高的表观螨变激活能是基体相的蠕变激活能和第二相与基体相界面损伤失效激活能的总体体现。选取稀土元素晕⒑辖鸹绞郊尤氲絅金和二元舢合金中,用真空感应电弧炉熔炼,均匀化后炉冷。加入稀土使得该共晶合金组织细化,随稀土含量的增加而逐渐细化;并且,组成相的成分发生变化,使得相中溶解元素减少,这样凝固界面前沿富集了更多的溶质元素,加大了成分过冷,有利于形成均匀和细小的组织。当稀土含量达到%柿糠质时,在魁和的相界处形成不规则形状的稀土化合物和~、,这些相对合金的力学性能产生有害影响。适量稀土的加入可以改善..辖鸬氖椅到高温的压缩强度和塑性。俄歇能谱测试表明稀土元素偏聚在二元合金晶界,并讨论了稀土元素在晶界的作用机理。还研究了合适量稀土共晶合金温流变行为,在每种温度下,较高应变速率下’.×’含有稀土种强化现象消失。幂指数规律和温度补偿的幂指数规律可以很好地描述每个合金的高温相界上使得相界上的空位浓度发生变化。其强化现象的消失可能和压应力诱使的相界偏簿Ш辖鹧趸阅艿挠跋臁2煌⊥梁亢辖℃的恒温氧化动力学曲线均近似服醍抛物线规律。不同和含量合金的氧化增重呈现出相同的规律,即含量较少合金的氧化增重小于基体,当含量增大到%时,增重。含量为.%的合金氧化膜中,存在有针状的瓵,其它含量合金的表面氧化膜中的越猚挥谐鱿。当、含量达到时,表面氧化膜中分别出现了和难趸铩O⊥恋募尤耄谋淞撕辖鸨聿阊化膜中各组成氧化物的含量,消除或减轻了氧化膜中的空隙和开裂,..〉难趸聚消失有关。%摘要Ⅱ
关键词:金属间化合物,稀土元素,共晶合金,力学性能,晶界偏聚,氧化性能,蠕变,韧脆转变的内氧化。大连理工大学博士学位论文
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