作者簡介
第一章莎,湖南長沙人,長沙學院機電工程學院講師。中國科學院金屬研究所材料學專業博士。主要研究方向為高溫合金及其加工技術。近年來,在Materials Science & Engineering A、Journal of Materials Science & Technology、Metallurgical and Materials Transactions A等國內外知名刊物上發表論文10餘篇。
目錄
第1章 緒論
1 1 高溫合金概況
1 2 高溫合金中微量元素的作用研究
1 2 1 高溫合金中P的來源
1 2 2 P在高溫合金中的作用研究
1 3 P對高溫合金組織和性能的影響
1 3 1 P對鑄態組織及鑄造合金力學性能的影響
1 3 2 P對變形高溫合金組織和力學性能的影響
1 4 P對高溫合金的作用機理研究
1 4 1 P對晶界的強化機理
1 4 2 P對晶內的強化機理
1 4 3 當前研究存在的問題
1 5 本書的研究意義和主要內容
1 5 1 IN706合金簡介
1 5 2 研究意義和主要內容
第2章 P偏聚對IN706合金鑄態組織和均勻化的影響
2 1 引言
2 2 實驗材料與方法
2 2 1 實驗材料
2 2 2 熱處理制度
2 2 3 顯微組織觀察
2 3 實驗結果
2 3 1 P的偏聚及對鑄態組織的影響
2 3 2 P對Laves相熔點的影響
2 3 3 P對Laves相溶解過程的影響
2 4 討論
2 5 本章小結
第3章 P在IN706合金中的偏聚與析出規律研究
3 1 引言
3 2 實驗材料與方法
3 2 1 實驗材料
3 2 2 熱處理制度
3 2 3 顯微組織觀察
3 3 實驗結果與討論
3 3 1 P化物的析出規律
3 3 2 熱處理制度對P化物析出行為的影響
3 4 本章小結
第4章 P對IN706合金高溫固溶組織及性能的影響
第5章 P對熱處理態IN706合金組織及持久性能的影響
第6章 主要結論
參考文獻
前言/序言
傳統觀念認為,P在高溫合金中是一種有害元素。但近年來的研究表明,適量的P能顯著提高GH761、IN718等Ni-Fe-Cr基變形高溫合金的持久性能和蠕變性能。鑒於P的作用的複雜性,其影響機理還有待深入研究。IN706合金是一種Ni-Fe-Cr基時效強化型變形高溫合金,其基體成分與GH761合金相近,晶內強化方式與IN718合金相似,且P在IN706合金中的溶解度較低,易析出P化物。因此,本書選擇rN706合金作為研究的合金系統,研究了P在IN706合金鑄態、熱處理態中的分佈及對合金組織和性能的影響,為更加有效地利用P的強化作用,提高合金的使用性能提供有益的參考。
本書研究了P的偏聚及其對合金鑄態組織和均勻化的影響。結果表明,P偏聚于Laves相中,顯著影響合金的鑄態組織。P抑制Laves相以共晶形態析出,但促進Laves相以塊狀形態析出。P細化枝晶組織,並且擴大枝晶間面積。P對鑄態組織的影響是其在),基體中的低溶解度和對)『基體凝固的阻礙作用引起的。此外,P稍微降低了Laves相的熔點,在均勻化過程中,P阻礙Laves相溶解以及枝晶干與枝晶間的元素擴散。分析認為,P通過阻礙元素擴散來推遲均勻化過程。根據Laves相熔點及溶解規律,確定合金的均勻化制度為1160℃×20h+1190℃×40h。
對P在IN706合金中的偏聚與析出規律的研究表明,P具有晶界偏聚特性,P在合金中的偏聚與析出強烈依賴於P含量、熱處理溫度、擴散時間。在軋態組織中可以觀察到少量P化物在晶界析出,經過98℃短時間保溫可以發現大量P化物沿晶界析出。通過透射電子顯微鏡(TransmissionElectronMicroscope,TEM)選區電子衍射(SelectedAreaElectronDiffraction,SAED)結合能譜儀(EnergyDispersiveSpectrometer,EDS)鑒定,合金中的P化物為具有正交結構的MNP相,該相的析出溫度範圍為850-1040℃,析出峰溫度為980℃,熔點為1200-1250℃。當P含量低於0 008%時,合金中不析出P化物,當P含量高於0 013%時,合金基體中析出P化物,因此確定P在IN706合金中的溶解度為0 008%-0 013%。合金經980℃保溫5min,晶粒未開始長大,但P化物已沿晶界大量析出;經980℃保溫3h,晶粒全部長大,但P化物仍然留在軋態合金的原晶界。合金經1060℃固溶2h,P化物完全溶解;經1060℃固溶10h,合金中的P原子充分擴散,在晶內均勻分佈。
本書研究了P含量和冷卻速度對高溫固溶IN706合金組織和力學性能的影響。結果表明,在l190℃高溫固溶時,P主要以原子態形式存在於晶內,從高溫冷卻或者在適當的溫度保溫時,P原子向晶界擴散進而導致P化物沿晶界析出。當P以原子態在y基體中固溶存在時,P不會影響IN706合金的顯微硬度、室溫拉伸性能和室溫衝擊性能;經過空冷或時效處理后,P增加了合金的顯微硬度、室溫屈服強度、抗拉強度,降低了合金的延伸率和衝擊韌性。採用俄歇電子能譜儀(AugerElectronSpectrum,AES)證實了P在IN706合金中的晶界偏聚,並從拉伸斷口形貌呈沿晶斷裂及P增加了合金的抗拉強度推測,P的晶界偏聚不會降低rN706合金的晶界結合力。P以置換方式固溶於γ基體中,並通過減小γ和γ』相的晶格錯配度促進γ『相的析出,因此,當P的含量足夠高並且冷卻速度足夠低時,P可以提高IN706合金的硬度和強度。
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