曹东甲
,
塔娜
,
杜勇
,
张利军
中国材料进展
doi:10.7502/j.issn.1674-3962.2015.01.05
材料制备过程中微结构演变的定量描述是材料设计的核心。近年来基于精准热力学和扩散动力学数据库的相场模拟是对微结构演变进行定量描述一种行之有效的方法。作为航空发动机和燃气涡轮叶片等高温零部件的主要用材，高性能镍基高温合金制备工艺的优化及设计一直是各国材料学者研究的热点和难点。首先概述了相场方法及其最新研究进展，以及相场法与 CALPHAD （CALculation of PHAse Diagram）数据库耦合技术的发展，随后详细介绍了国内外有关镍基高温合金凝固、固溶及时效过程微结构演变定量相场模拟的报道，以及当前用于建立镍基高温合金微结构与力学性能关系的可行方法。之后给出了两个基于定量相场模拟对镍基高温合金固溶及时效热处理机制进行优化及设计的实例，进一步证明了相场模拟在高性能镍基高温合金设计中的重要作用。最后，指出了对镍基高温合金制备过程微结构演变进行定量相场模拟以及后续工艺优化和设计中存在的主要问题及发展趋势。
关键词:
镍基高温合金
,
微结构
,
相场模拟
,
CALPHAD
,
热处理机制
,
材料设计
汤颖
,
陈娟
,
杜勇
,
张利军
航空材料学报
doi:10.11868/j.issn.1005-5053.2016.100003
寻找新一代镍基单晶高温合金中Re的替代元素以实现少Re甚至无Re化是当前高温合金领域的研究热点。从扩散系数角度出发寻找具有与Re相当或者更低扩散系数的元素是有效的研究策略之一。在多元合金中,互扩散系数矩阵可全面表征任一合金元素的扩散能力。因此,精确测定不同合金元素在镍基高温合金γ和γ′相中随成分和温度变化的互扩散系数矩阵是当务之急。首先,概述当前镍基高温合金互扩散系数矩阵测定的现状,以及用于多元合金互扩散系数测定的传统Matano-Kirkaldy方法和新型数值回归方法。由于传统Matano-Kirkaldy方法效率低,文献中鲜有镍基高温合金三元及更高组元体系互扩散系数矩阵的报道。本研究小组最近基于Fick第二定律和原子移动性概念发展起来的新型数值回归方法,可用于任意组元合金精准互扩散系数矩阵的高通量测定。随后以Ni-Al-Ta三元合金γ相为例详细阐述新型数值回归法用于合金互扩散系数矩阵高通量测定以及测定结果的可靠性验证过程。之后,简述本研究小组关于镍基高温合金γ和γ′相互扩散系数矩阵测定的最新进展。目前已经完成了核心三元合金体系Ni-Al-X( X=Rh, Ta, W, Re, Os和Ir)γ及γ'相互扩散系数矩阵的高通量测定,并对结果可靠性进行了细致的验证。通过对比不同元素在镍基高温合金中的互扩散系数,初步提出新一代镍基高温合金中Re的可能替代元素及合金成分设计的关键。最后,指出镍基高温合金互扩散系数矩阵测定的下一步工作和互扩散系数矩阵高通量测定的发展方向。
关键词:
镍基高温合金
,
互扩散系数
,
高通量
,
数值回归方法
,
材料基因组
吴兴超
,
李永胜
,
黄梦琼
,
刘苇
,
侯志远
稀有金属
doi:10.13373/j.cnki.cjrm.2016.03.014
镍基高温合金以其优异的抗疲劳性能、韧性、高温蠕变强度、表面稳定性、抗氧化和抗热腐蚀性能,在航空航天领域引起了广泛的关注.γ'相为Ni3X结构的有序沉淀相,是镍基高温合金最主要的强化相,其粗化行为显著影响着镍基高温合金的高温性能,因而近年来投入了大量的人力物力对γ '相粗化行为进行研究.由于实验二维视场的尺寸限制,对γ '相粗化行为的三维相场法研究发展迅速.在对相场法界面模型及其本质进行阐述的基础上,综述了近年来国内外对镍基高温合金γ'相粗化行为的三维相场法研究结果,并指出了材料科学家们通过实验方法对镍基高温合金进行三维研究的不懈努力,为进一步利用三维相场法研究γ'相粗化行为提供参考,以不断优化镍基高温合金实验参数,减少实验的重复,节约经费和时间.同时,展望了三维相场法研究镍基高温合金的研究方向.
关键词:
γ'相粗化
,
镍基高温合金
,
三维相场法
,
研究进展
张世明
,
余金桂
,
黄泽银
,
黄荣
,
刘生发
,
章桥新
,
岳珠峰
,
李雪伍
稀有金属
对[001]取向DD6单晶合金进行1000℃/300 MPa条件下的拉伸蠕变试验,以研究合金的筏化现象以及元素的定向迁移行为.SEM对合金显微组织的观察表明,γ'相在温度和应力的作用下发生了筏化,且筏化方向与应力轴垂直,同时平行于应力轴的基体通道变宽,垂直于应力轴的基体通道逐渐消失.TEM对合金的成分统计分析表明,合金中A1、Re、W元素发生了定向迁移,其中Al向与应力轴平行的基体通道扩散,而Re、W向与应力轴垂直的基体通道扩散,并主要富集于相互垂直的基体通道的交叉区域.
关键词:
Ni基合金
,
蠕变
,
定向迁移
,
扩散
