Ni-Al合金连续沉淀动力学研究

发布时间：2023-08-29 20:33

　　镍基高温合金优异的高温蠕变强度、抗疲劳性能、抗氧化和抗热腐蚀性能主要得益于合金内部Ni3X结构的γ’有序沉淀相,而γ’相的形貌、颗粒大小和体积分数,取决于合金成分和时效温度。因此,研究镍基高温合金γ’相沉淀动力学,可为合金设计、热处理和组织演变提供理论参考。本文利用相场法和实验(TEM)研究了 Ni-Al合金中γ’相的沉淀过程,阐明了成分、时效温度和冷却方式对γ’相连续沉淀动力学的影响规律。根据动力学变化规律,γ’相的连续沉淀过程可分为形核与长大、长大和粗化以及稳态粗化阶段。γ’相体积分数在稳态粗化阶段达到平衡,且随着Al浓度的增加而升高。γ’相颗粒数密度呈现形核与长大阶段上升、长大和粗化以及稳态粗化阶段下降的趋势,且变化速率随Al浓度的增加而增大。γ’相颗粒平均半径<r>与时效时间tn指数关系表明:时间指数n在长大和粗化阶段与经典LSW理论值0.33接近。γ’相的粗化速率随着A1浓度的增加而增加。粒径分布宽度在形核与长大阶段变宽,在长大和粗化阶段变窄,进入稳态粗化阶段后,其宽度增加,且宽度和Al浓度的变化无明显关系。反相Ni-Al合金中γ相粒径分布宽度随Al浓度的增加而变...

【文章页数】：70 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 镍基高温合金
        1.2.1 镍基高温合金的特点
        1.2.2 镍基合金沉淀动力学理论
    1.3 镍基高温合金强化机理
        1.3.1 固溶强化
        1.3.2 沉淀强化
    1.4 相场法
        1.4.1 界面模型
        1.4.2 亚点阵下的序参数场
    1.5 Ni-Al合金γ'相沉淀行为的研究进展
    1.6 本文的研究内容及思路
2 相场模型和实验方法
    2.1 相场模型的建立
        2.1.1 自由能函数的构建
        2.1.2 动力学方程
    2.2 相场模型的数值解法
        2.2.1 方程的无量纲化
        2.2.2 傅里叶算法求解
        2.2.3 相场模型参数
    2.3 样品的制备与热处理
        2.3.1 样品的制备
        2.3.2 样品的热处理
        2.3.3 电镜样品的制备
    2.4 实验方案
    2.5 分析与检测方法
    2.6 实验材料的成分测定
3 成分对Ni-Al合金连续沉淀动力学的影响
    3.1 引言
    3.2 弹性不均匀性对Ni-Al合金微观形貌的影响
    3.3 Ni-15at.%Al合金γ'相微观组织演化
    3.4 Ni-15at.%Al合金γ'相沉淀动力学规律
    3.5 成分对γ'相微观形貌的影响
    3.6 成分对γ'相连续沉淀动力学规律的影响
        3.6.1 成分对γ'相体积分数的影响
        3.6.2 Ni-15.4at.%Al合金γ'相连续沉淀动力学规律
        3.6.3 Ni-15.6at.%Al合金γ'相连续沉淀动力学规律
        3.6.4 Ni-1 5.8at.%Al合金γ'相连续沉淀动力学规律
    3.7 成分对析出相粒径分布的影响
        3.7.1 成分对Ni-Al合金γ'相粒径分布的影响
        3.7.2 成分对反相Ni-Al合金γ相粒径分布的影响
    3.8 本章小结
4 温度对Ni-Al合金连续沉淀动力学的影响
    4.1 引言
    4.2 温度对γ'相微观形貌的影响
        4.2.1 γ'相三维微观形貌演化
        4.2.2 γ'相时效微观形貌演化
        4.2.3 γ'相统计分析方法
    4.3 温度对γ'相连续沉淀动力学的影响
        4.3.1 温度对γ'相体积分数的影响
        4.3.2 温度对γ'相粒径分布的影响
        4.3.3 温度对γ'相平均半径的影响
    4.4 冷却方式对γ'相连续沉淀动力学的影响
        4.4.1 冷却方式对γ'相平均半径的影响
        4.4.2 冷却方式对γ'相体积分数的影响
        4.4.3 冷却方式对γ'相粒径分布的影响
    4.5 本章小结
结论
致谢
参考文献
附录



本文编号：3844236