高溫合金疲勞的案例
高溫合金材料及標(biāo)準(zhǔn)化發(fā)展規(guī)劃（轉(zhuǎn)自材易通）
相對于其他2類高溫合金，鐵基高溫合金存在組織不夠穩(wěn)定、抗氧化能力差、使用溫度較低等缺點。
鐵基合金GH1311的金相組織
（2）鎳基高溫合金
該類高溫合金以Ni為主要基體，并在基體中溶入了多種合金元素。如下圖所示為鎳基合金Inconel718的金相組織。從圖中可以看出，鎳基高溫合金也是以奧氏體為基體的一類合金材料，但其材料組織分布更為緊密，表現(xiàn)出更好的組織穩(wěn)定性。相對于鐵基高溫合金，鎳基高溫合金中加入了更多種類的強化元素，保證了鎳基高溫合金具有更好的組織穩(wěn)定性和耐腐蝕性，工作溫度更高。相對于其他2種類型的高溫合金，鎳基高溫合金存在疲勞性能差、塑性較低的缺點。
鎳基合金Inconel 718的金相組織
（3）鈷基高溫合金
該類高溫合金以鈷(Co)為基體，合金中Co元素比例占60%以上，同時在基體中還溶入了不同比例的Ni、Cr等合金元素，增強了耐熱性能，是目前綜合性能最為優(yōu)異的一類高溫合金；但是，由于全球金屬鈷的產(chǎn)量相對缺乏，因此該類型高溫合金應(yīng)用并不廣泛。
目前，從高溫合金的應(yīng)用情況來看，鎳基高溫合金是使用最多的一類高溫合金，大部分航天發(fā)動機的渦輪葉片都采用鎳基合金制造。
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按合金強化類型分
根據(jù)合金強化工藝，高溫合金主要分為固溶強化高溫合金和時效強化高溫合金2類。
展開 航空發(fā)動機用高溫合金的鑄造、鍛造工藝
本文作為補充內(nèi)容，介紹航空用高溫合金的加工工藝，包括鑄造工藝、鍛造工藝，以及鑄件、鍛件在航空發(fā)動機零部件的應(yīng)用。
注：高溫合金原材料的加工還有熔煉工藝，可以參考轉(zhuǎn)發(fā)的文章
鎳基合金VIM+ESR+VAR三大熔煉工藝簡析 (qq.com)
鑄造工藝
航空發(fā)動機零件使用最多的是熔模鑄造工藝，特點是可以獲得最終尺寸的零件，并且成本相對較低。但是鑄件常見問題如氣孔、偏析等，機械性能無法跟鍛件相比。
航空發(fā)動機中，使用鑄件的零部件有渦輪葉片、風(fēng)扇框架等，主要的制造工藝是：真空感應(yīng)熔煉、鑄造、機加、精整。
從顯微組織結(jié)構(gòu)上看，鑄件可分為3大類：
等軸晶鑄件，主要用于制造低壓渦輪零部件。工藝的特點是液態(tài)金屬的凝固速率只受限于膜殼的散熱能力。為了控制熱量損失的速率，膜殼通常都是絕熱的。所獲得的鑄件產(chǎn)品是多晶體結(jié)構(gòu)，晶粒生長方向也是隨機的。
定向凝固，主要也是用于制造低壓渦輪零部件?；驹硎鞘褂美鋮s機構(gòu)從一端吸收熱量，使得鑄件只沿著一個方向凝固。
單晶凝固是鑄造工藝的特殊應(yīng)用，只用于承受最高溫度的應(yīng)用，比如高壓渦輪葉片，燃燒室零部件等。其原理跟定向凝固相同，控制凝固溫度梯度；區(qū)別是單晶需要使用籽晶，使得液態(tài)金屬凝固時，能夠沿著擇優(yōu)晶向生長，最終獲得只有一個晶粒的產(chǎn)品。當(dāng)今世界上先進的發(fā)動機高壓渦輪葉片都是100%單晶。什么時候開始的呢？30年前！
單晶爐示意圖：
高溫合金由于其合金化元素超過10種以上，最常見的問題第一個就是偏析，所以，高溫合金必須通過均勻化熱處理消除偏析。當(dāng)合金錠偏析嚴(yán)重?zé)o法消除時，可以使用粉末冶金技術(shù)，但缺點是成本較高。如下圖，單晶葉片配粉末盤。
鍛造工藝
航空發(fā)動機中，使用鍛件的零部件有盤、鼓筒軸、風(fēng)扇和壓氣機葉片等，主要的制造工藝是：熔煉、轉(zhuǎn)坯、鍛造、機加、精整。
展開 強度丨南航：航空發(fā)動機和燃氣輪機熱端部件的熱腐蝕-疲勞性能與壽命預(yù)測方法研究進展
點蝕坑不僅造成高溫合金表面力學(xué)性能退化，而且進一步影響部件的整體力學(xué)性能，具有相比普通氧化行為更為嚴(yán)重的影響。
(2）熱腐蝕可使渦輪盤、渦輪葉片高溫合金疲勞壽命顯著降低（60%～98%），疲勞壽命降低程度與載荷條件有關(guān)，載荷水平越低，熱腐蝕對疲勞壽命的影響更為明顯。熱腐蝕加速渦輪盤、渦輪葉片高溫合金疲勞裂紋萌生過程，使疲勞裂紋萌生位置由亞表面缺陷向表面熱腐蝕坑過渡，疲勞壽命的降低與腐蝕坑的大小和間距以及晶界性能的退化密切相關(guān)。噴丸強化對抑制熱腐蝕-疲勞破壞的效果不明顯，但涂層能較好地提高高溫合金熱腐蝕-疲勞性能。
(3）渦輪盤、渦輪葉片高溫合金熱腐蝕-疲勞壽命預(yù)測模型需要考慮溫度、載荷水平、介質(zhì)濃度等許多方面的因素，常用的疲勞壽命預(yù)測模型主要包括唯象模型、損傷力學(xué)模型和斷裂力學(xué)模型，模型預(yù)測精度在3倍分散帶之內(nèi)。然而，所采用的熱腐蝕-疲勞壽命預(yù)測和分析方法均未考慮高溫合金的微結(jié)構(gòu)特征和熱腐蝕-疲勞失效機理。
(4）為更準(zhǔn)確表征渦輪盤、渦輪葉片高溫合金熱腐蝕-疲勞性能，亟需發(fā)展燃氣-海洋環(huán)境耦合作用下的疲勞測試裝備，開展機械載荷和海洋環(huán)境耦合的低周疲勞、高周振動疲勞以及疲勞裂紋擴展行為和機理研究，為渦輪盤、渦輪葉片疲勞壽命/強度設(shè)計以及損傷容限設(shè)計提供試驗數(shù)據(jù)支撐。在熱腐蝕-疲勞壽命預(yù)測方面，需發(fā)展基于高溫合金微結(jié)構(gòu)和熱腐蝕-疲勞失效機理的預(yù)測方法、基于數(shù)據(jù)驅(qū)動和物理混合模型的預(yù)測方法以及考慮裂尖力、化耦合作用的熱腐蝕-疲勞裂紋擴展模型，提高熱腐蝕-疲勞壽命預(yù)測精度，建立燃氣-海洋環(huán)境耦合作用下的熱端部件結(jié)構(gòu)完整性評定方法。
文章來源：兩機動力先行
展開 航空發(fā)動機用粉末高溫合金及制備技術(shù)研究進展
圖1 國內(nèi)外粉末高溫合金的發(fā)展
Fig.1 Development of powder metallurgy (PM) superalloys
FGH4103 和FGH4104 合金是我國在FGH4097合金基礎(chǔ)上研制的新型俄系粉末高溫合金，合金采用等離子旋轉(zhuǎn)電極制粉+熱等靜壓成形+熱處理的工藝路線制備。3 種合金的化學(xué)成分如表2 所示。圖2 示出了3 種合金的顯微組織，其中FGH4103 合金晶粒度為5~6級，F(xiàn)GH4104合金晶粒度為6~7級，F(xiàn)GH4097合金晶粒度為6~7級。
FGH4103、FGH4104和FGH4097合金的室溫及高溫拉伸性能見表3?？梢?，在相同的溫度下，F(xiàn)GH4103 與FGH4104 合金的屈服強度均明顯高于FGH4097 合金，合金呈現(xiàn)典型的高強度特性；FGH4103合金在750和800 ℃具有優(yōu)異的強度和塑性；FGH4104 合金在室溫和700 ℃具有優(yōu)異的強度和塑性。
FGH4103 和FGH4104 合金的持久強度(復(fù)合試樣，缺口半徑r=0.15 mm)以及低周疲勞性能見表4。由表4可見，在650 ℃下，F(xiàn)GH4103和FGH4104合金的持久強度和低周疲勞強度相當(dāng)，明顯高于FGH4097 合金；在750 ℃下，F(xiàn)GH4103 合金的持久強度明顯高于FGH4104和FGH4097合金。
展開 
3D打印鎳基單晶高溫合金
鎳基單晶高溫合金是航空航天等領(lǐng)域的關(guān)鍵材料，用于高溫零部件的制造。目前，這些零部件的制備工藝主要以定向凝固精密鑄造為主。對金屬3D打印技術(shù)而言，能否實現(xiàn)單晶組織的連續(xù)生長是一個巨大挑戰(zhàn)。以往的研究主要集中在利用3D打印技術(shù)分層疊加原理，對單晶基體（如燃氣輪機的渦輪葉片）進行修復(fù)，目前可以實現(xiàn)成形若干層單晶組織。
據(jù)研究人員報到，該研究成功的秘訣是采用了精確的工藝參數(shù)控制合金的熔化及凝固過程。研究者認(rèn)為，所采用的工藝為何能夠制備出單晶仍需要深入分析，初步認(rèn)為是所采用的掃描策略對晶粒的生長具有選擇效果，因而能夠?qū)崿F(xiàn)單晶的制備。由圖1可以看出，制備的塊狀試樣上部縱截面上，枝晶細密且連續(xù)生長，沒有明顯的裂紋等缺陷。
該研究突破了較大體積鎳基高溫合金單晶組織的3D打印，使3D打印技術(shù)用于單晶高溫合金零部件的制造成為可能，對于3D打印技術(shù)進一步應(yīng)用于航空航天等領(lǐng)域熱端零部件的制造具有重要意義。
來源：機械制造系統(tǒng)工程國家重點實驗室
展開 《Acta Materialia》：高溫下氦注入納米鐵素體合金的氣泡形成！
氦氣在輻照材料中會導(dǎo)致低溫硬化、空腔膨脹和高溫晶界脆化，它們最終決定了大多數(shù)材料的工作溫度和服役時間限制。有人提出，通過增加He捕獲點的數(shù)量來控制氣泡大小或?qū)e與晶界隔離，可以減輕這些負面影響。輻射誘發(fā)空位的誘捕可能性、間隙原子和He原子可以通過吸收強度進行量化，這一概念推動了納米結(jié)構(gòu)鐵素體合金(NFAs)的發(fā)展，該合金具有工程設(shè)計的高吸收強度微觀結(jié)構(gòu)，例如通過傳統(tǒng)煉鋼技術(shù)生產(chǎn)的含有碳化物或氮化物析出的可鑄態(tài)納米結(jié)構(gòu)合金(CNAs)，通過機械合金技術(shù)生產(chǎn)的氧化物分散強化(ODS)合金。多項研究表明，納米級的分散體在長時間的高溫環(huán)境下是穩(wěn)定的，可以增強機械性能，提高材料的抗輻射性能，并將大量氦隔離到小氣泡中(氣泡與分散體的附著)。然而，仍然缺乏系統(tǒng)的輻照數(shù)據(jù)顯示納米顆粒的密度及其在鐵素體合金中的氨捕獲能力(結(jié)合能)如何影響高溫下的氦氣泡密度和尺寸。
美國田納西大學(xué)的研究人員通過掃描/透射顯微鏡觀察了Fe-9/10Cr合金和兩種彌散增強納米合金(CNA3和14YWT)的氦泡形成。表明兩種納米合金中的納米粒子都能有效捕獲He。在納米結(jié)構(gòu)合金中，可以將氦隔離至更小的氣泡中(這導(dǎo)致更低的體積膨脹值，并保護氦不受晶界的影響)來控制非常高的氦濃度。相關(guān)論文以題為“Bubble formation in helium-implanted nanostructured ferritic alloys at elevated temperatures”發(fā)表在Acta Materialia。
展開 Arconic開發(fā)出新型高溫航空用鈦合金
先進鈦合金,已獲得商業(yè)許可。該合金被設(shè)計應(yīng)用于高溫用途的下一代航空發(fā)動機和鄰近結(jié)構(gòu)中。正值下一代航空發(fā)動機火熱運行中，ARCONIC-THOR是一種更輕，更具成本效益的新型鈦合金，來替代當(dāng)前的鎳基超級合金。這項專利的鈦合金比當(dāng)前鎳基合金輕50%，更適合用于耐高溫航空發(fā)動機和鄰近結(jié)構(gòu)中，并且可以為客戶節(jié)約成本，使公司抓住發(fā)動機和機身材料市場的需求。
ARCONIC-THOR是一款具有突破性的航天材料，其性能是傳統(tǒng)合金所不及的，Arconic工程結(jié)構(gòu)的總裁Jeremy Halford稱，下一代節(jié)油型航空發(fā)動機廣泛使用，對排氣系統(tǒng)材料和相鄰結(jié)構(gòu)的材料選擇是一個挑戰(zhàn)。利用我們的材料科學(xué)專業(yè)知識，我們的工程師研發(fā)的ARCONIC-THOR?強大的鈦材解決方案，可以承受受熱量和相當(dāng)大的重量，為我們的客戶節(jié)約成本。
在Arconic的專利合金范圍內(nèi)，的特殊專利配方與現(xiàn)有的高溫合金相比，它的抗氧化性提高了三倍。這種改進的抗氧化性可以防止在溫度升高時材料變質(zhì)，相比于市場上其他傳統(tǒng)的鈦合金，ARCONIC-THOR合金在耐用溫度時能更好的運行。
Arconic已經(jīng)與客戶合作完成了開發(fā)項目ARCONIC-THOR，其中包括由美國空軍研究實驗室資助的飛機項目制造商波音和飛機發(fā)動機制造商霍尼韋爾，其中我們采用ARCONIC-THOR板材生產(chǎn)全部大型零部件。聯(lián)合材料負擔(dān)能力倡議(MAI)項目驗證了ARCONIC-THOR作為一種可生產(chǎn)、高抗氧化鈦合金在溫度高達200°F以上具有可接受的抗氧化性。項目進一步得出結(jié)論ARCONIC-THOR顯著降低了重量并改善了部件性能。
汽車工程師學(xué)會-航空航天材料規(guī)范鈦和難熔金屬委員會(SAE-AMS)最近批準(zhǔn)了標(biāo)準(zhǔn)航空材料規(guī)范(AMS) 6953用于ARCONIC-THOR 板材。
展開 某FGH97合金渦輪盤斷口高溫氧化機理分析
當(dāng)溫度超1000℃時，隨著Ti離子的消耗， Cr離子的氧化逐漸占據(jù)主導(dǎo)地位， Cr2O3不斷在合金表面增長，形成連續(xù)的氧化層。當(dāng)溫度超過1000℃時，合金中各元素變化規(guī)律愈加復(fù)雜，氧化皮顏色發(fā)黑。相關(guān)研究表明，當(dāng)FGH97合 金 長 時 間 處 于1000℃以上高溫環(huán)境時，合金中的各元素均會與氧發(fā)生復(fù)雜的反應(yīng)，形成的氧化物有 Cr2O3、TiO2、 A12O 3、N i O 、NiCr2O4、 NiAl2O4、 NiCo2O4等。
通過氧化皮顏色對比 ， 判斷該渦輪盤疲勞斷裂失效過程最高服役溫度約為1000℃。在此溫度以下，疲勞源區(qū)γ'相呈塊狀，未見粘接長大、回熔及二次析出等過熱過燒現(xiàn)象，即未達到超溫服役狀態(tài)。
6 結(jié)論
（1）FGH97合金高溫氧化過程主要以Cr、 Ti元素的氧化為主。當(dāng)溫度低于800℃時， Ti的氧化占據(jù)優(yōu)勢；當(dāng)溫度高于800℃時， Cr的氧化占據(jù)主導(dǎo)作用。
（2）對某FGH97合金渦輪盤進行高溫氧化試驗表明，其最高服役溫度約為1 000℃。在此溫度以下2 h內(nèi)，疲勞源區(qū)組織γ'相呈塊狀，未見粘接長大、回熔及二次析出等過熱過燒現(xiàn)象。FGH97金氧化皮顏色狀態(tài)與組織關(guān)系密切，關(guān)注元素氧化情況，對發(fā)揮FGH97合金最佳力學(xué)性能有借鑒作用。
文章來源：材料成型及模擬分析
展開 Ti60 高溫鈦合金環(huán)件組織性能與分析
高
結(jié)束語
Ti60 高溫鈦合金環(huán)件采用3t 自由鍛錘改鍛和制倍組織見及圖5 ～圖8，表4 為具體檢測數(shù)據(jù)，結(jié)果均合格。
圖4 低倍組織無清晰晶及冶金缺陷
圖5 中心取樣點1 的高倍組織
表3 鍛件室溫力學(xué)性能
圖6 中心取樣點2 的高倍組織
圖7 外圓取樣點的高倍組織
圖8 內(nèi)圓取樣點的高倍組織
表4 鍛件高倍檢驗
表5 鍛件高溫拉伸性能和熱穩(wěn)定性能
注：經(jīng)600℃×100h +空冷熱暴露
高溫拉伸性能和熱穩(wěn)定性能見表5；沖擊性能、高溫持久和高溫蠕變性能見表6。坯，在φ1200mm 擴孔機上成形，并在熱處理和粗加工后進行全面理化性能檢測，以驗證現(xiàn)行熱加工工藝的合理性及有效性，為后續(xù)生產(chǎn)Ti60 高溫鈦合金鍛件提供實踐經(jīng)驗。
表6 鍛件沖擊性能和高溫持久、高溫蠕變性能
試制過程及理化性能檢驗結(jié)果顯示：
⑴在3t 自由鍛錘上進行Ti60 高溫鈦合金原材料改鍛、制坯工藝合理可行。通過自由鍛錘制坯、馬擴、擴孔等工序的變形后對Ti60 高溫鈦合金環(huán)坯進行探傷，結(jié)果φ0.8mm 平底孔雜波為-12 ～-6dB，φ1.2mm 平底孔雜波為-12dB 的水平；改鍛效果比較明顯，高低倍組織符合技術(shù)要求。通過端面低倍檢查無異常。
⑵力學(xué)性能，室溫拉伸、600℃拉伸、缺口拉伸、600℃+100h+試樣熱穩(wěn)定性、持久和蠕變性能均得到了較好的試驗數(shù)據(jù)(高低周疲勞未進行檢測)。
⑶試制表明輕擊快鍛及多火次對Ti60 高溫鈦合金組織影響顯著，具體定量研究快速變形對Ti60 合金的影響尚未明確，待其他相關(guān)工作進一步深入研究。
通過以上Ti60 高溫鈦合金環(huán)件鍛造過程試制：φ500mm×φ485mm×200mm 環(huán)件Ti60 高溫鈦合金鍛件滿足組織性能要求。
展開 強度大大提高，MIT用納米陶瓷纖維強化3D打印高溫合金
更好的性能
研究團隊的方法以 Inconel 718材料為基礎(chǔ)，這是一種流行的“高溫合金”，用于增材制造中需要承受極端條件（例如 700 攝氏度，約 1,300 華氏度））等極端條件的應(yīng)用。該團隊寫道，他們用少量陶瓷納米纖維研磨商用 Inconel 718 粉末，導(dǎo)致納米陶瓷在 Inconel 顆粒表面均勻包覆。
然后將所得粉末用于通過激光粉末床熔合制造零件。研究人員發(fā)現(xiàn)，與僅使用 Inconel718 制成的零件相比，使用這種新粉末制成的零件的孔隙率和裂紋明顯減少。而這反過來又會導(dǎo)致零件的強度大大提高，這些零件還具有許多其他優(yōu)勢。例如，它們更具延展性，或可拉伸性，并且具有更好的抗輻射和高溫載荷能力。
Li說：“此外，這一強化過程本身的成本并不高，并且適用于現(xiàn)有的 3D 打印機。只需使用我們的粉末，您就會獲得更好的性能。”
未參與這項工作的香港中文大學(xué)助理教授徐松評論道：“在這篇論文中，作者提出了一種打印由陶瓷納米纖維增強的鎳基合金 718 金屬基復(fù)合材料的新方法。激光熔化過程引起的陶瓷原位溶解增強了 Inconel718 的耐熱性和強度。此外，原位強化減小了晶粒尺寸并消除了缺陷。未來金屬合金的 3D 打印，包括高反射率銅的改性和高溫合金的斷裂抑制，都可以從這項技術(shù)中明顯受益?！?△麻省理工學(xué)院的研究團隊報告了一種簡單、廉價的方法來制備航空航天和核能發(fā)電應(yīng)用的關(guān)鍵強化材料。這張照片中打印基板上的“海貍“造型和其他形狀是使用新技術(shù)創(chuàng)建的。照片來源：亞歷山大·奧布萊恩
巨大的新空間
Li教授說：“這項工作可以為合金設(shè)計開辟一個巨大的新空間，因為超薄 3D 打印金屬合金層的冷卻速度比使用傳統(tǒng)熔體凝固工藝制造的散裝部件的冷卻速度快得多。因此，許多適用于鑄造的化學(xué)成分規(guī)則似乎不適用于這種 3D 打印。
展開 西安交大《Scripta》：高熵合金在高溫氫化水的環(huán)境老化行為！
HEA通常比傳統(tǒng)合金更貴，因為它含有高濃度的合金元素。對于一些要求較高的應(yīng)用環(huán)境，較高的成本是值得的，因為目前的傳統(tǒng)合金幾乎不能滿足性能要求。因此人們在研制抗輻射HEAs方面進行了大量的研究工作。著名的Cantor合金(等原子FeNiCoMnCr)，由于其優(yōu)越的力學(xué)性能，在核反應(yīng)堆的潛在應(yīng)用中考慮到應(yīng)消除Co以降低輻射后的活度水平，降低Cr含量以穩(wěn)定奧氏體相并再次減少輻射脆化而被調(diào)整為FeNiMnCr。該四元合金仍然保持了原始Cantor合金的優(yōu)良力學(xué)性能，并且在相穩(wěn)定性和輻射方面比傳統(tǒng)的FeCrNi奧氏體合金表現(xiàn)更好，在輻射劑量為1 dpa時表現(xiàn)出良好的相穩(wěn)定性。該材料具有良好的抗輻射性能，是一種有應(yīng)用前景的核反應(yīng)堆結(jié)構(gòu)材料，然而要對其在特定反應(yīng)器環(huán)境中的老化行為進行全面的評價，還需要對其進行仔細的研究。
西安交通大學(xué)的研究人員首次研究了在類似壓水堆一回路水環(huán)境的高溫氫化水中，F(xiàn)eNiMnCr HEA的應(yīng)力腐蝕開裂(SCC)誘發(fā)和氧化行為。
展開 
：鎳基高溫合金界面位錯網(wǎng)絡(luò)的再偏析
錸（Re）是一種能夠顯著提高高溫鎳基合金屈服強度的元素。但是，并沒有得到廣大研究者的認(rèn)同。因為大部分人推測Re原子的空間分布不是隨機的，而是以納米團簇的形式出現(xiàn)，因此障礙位錯運動。與此同時，一些研究人員聲稱，無法通過使用三維（3D）原子探針斷層掃描（APT）或擴展的X射線吸收精細結(jié)構(gòu)光譜找到高溫合金中的Re團簇。最近，在單晶高溫合金的界面位錯核心處，發(fā)現(xiàn)了Re偏析，伴隨著Co和Cr偏析。Re的偏析可能會引起界面位錯并阻礙它們的運動，從而提高超級合金的抗蠕變性。但是，在Ni基高溫合金中，Re原子的空間分布和“Re效應(yīng)”的機制仍不清楚。
【成果簡介】
近日，中國浙江大學(xué)張澤院士團隊的李吉學(xué)教授、余倩教授、丁青青博士(文章第一作者)與美國賓夕法尼亞州立大學(xué)的Long-Qing Chen合作，采用了亞埃分辨透射電子顯微鏡（TEM）和能量色散X射線光譜（EDS）分析了鎳基單晶高溫合金中錸（Re）的分布。發(fā)現(xiàn)Re原子在界面位錯核心附近的拉應(yīng)力區(qū)域分離，形成“Cottrell大氣”，偏析過程由位錯管擴散促進。原位透射電子顯微鏡和掃描電子顯微鏡（SEM）應(yīng)變研究表明，沿相界分布Re的位錯網(wǎng)絡(luò)充當(dāng)了機械壁，有效地阻止了位錯運動和裂紋擴展。同時，Re分離的程度可以通過熱處理來調(diào)節(jié)。理論分析表明，這種顯著的合金化效應(yīng)主要來源于Re局部組分應(yīng)變與位錯應(yīng)變之間的相互作用，導(dǎo)致界面位錯網(wǎng)絡(luò)顯著穩(wěn)定。此結(jié)果為理解鎳基高溫合金力學(xué)性能中Re效應(yīng)的起源提供了新的視角，有利于提高Ni基高溫合金的蠕變性能和設(shè)計高性能的不含Re高溫合金。相關(guān)成果以“Re Segregation at Interfacial Dislocation Network in a Nickel-Based Superalloy”為題發(fā)表在Acta Materialia上。
展開 看DEFORM在高溫合金微觀組織計算中的應(yīng)用
本文為大家介紹DEFORM高溫合金微觀組織計算應(yīng)用。
IN-625是一種常用于航天、航海和能源行業(yè)的高溫鎳基合金，主要用于高腐蝕、高溫和高強度環(huán)境下。高溫下的強度必然導(dǎo)致極大的鍛造載荷，因此在生產(chǎn)少量鍛件以后，模具經(jīng)常發(fā)生失效。
細化晶粒是IN-625合金的強化機制，如下圖所示。細晶粒的鍛件相比粗晶粒鍛件具有更高的屈服和抗拉強度值。另外，在高溫下單個晶粒生長迅速，因此為了滿足機械性能要求，將使用較低的鍛造溫度。
隨著溫度的降低，IN-625合金變形需要的流動應(yīng)力迅速增加。相反的，在較高溫度下鍛造高溫合金充滿模具型腔過程具有低的流動應(yīng)力，需要鍛造載荷也較低。高溫鍛造減少了模具中的應(yīng)力，從而增加了模具壽命。因此，從模具的角度來看，較高的鍛造溫度是優(yōu)選的。
不幸的是，這些相互競爭的過程正朝著相反的方向發(fā)展。鍛造溫度越低，晶粒越細，強度性能越好。而較高的鍛造溫度又能提高模具壽命。
合金的鍛造過程是通過動態(tài)、亞動態(tài)和靜態(tài)再結(jié)晶來細化晶粒尺寸。沒有簡單的設(shè)計方法可以確保鍛件在不損壞模具的情況下滿足機械性能要求。
在DEFORM模擬中，JMAK模型提供了鍛件晶粒尺寸的實際估計。DEFORM模擬還允許借助模具應(yīng)力分析來預(yù)測模具失效的可能性。因此，鍛造工程師可以研究折衷方案以成功地鍛造IN-625合金零件。
美國DF公司在生產(chǎn)一個IN-625合金的鍛件時，由于零件為了滿足強度要求，需要在低溫下鍛造，但在鍛打過程中存在嚴(yán)重的模具失效問題。
展開 鋁合金螺栓在高溫有哪些應(yīng)用場合？大概300度左右
如題
牌號詳解——緊固件用途高溫合金：MP35N
MP35N是美國著名航天飛機緊固件制造商SPS Technologies（精鑄公司）開發(fā)的緊固件用途高溫合金。該合金是非磁性鎳鈷鉻鉬合金，具有獨特的性能組合，包括300ksi（2068MPa）的強度，良好的延展性和韌性以及出色的耐腐蝕性，耐高溫能力達400℃，整體與鈦合金較為類似。下面小編為大家介紹MP35N合金機理、化學(xué)成分、特點、性能與用途。
MP35N合金機理
MP35N的性能通過加工硬化，馬氏體相變和時效處理來實現(xiàn)。通過冷加工，使基體的一部分產(chǎn)生固態(tài)相變，從面心立方（fcc）晶體結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)榱矫芘牛╤cp）結(jié)構(gòu)。這種轉(zhuǎn)變的發(fā)生是因為合金中鈷含量高，并被稱為“多相反應(yīng)”。兩種不同晶體結(jié)構(gòu)的存在對位錯的運動構(gòu)成障礙并導(dǎo)致明顯的強化。隨后的時效硬化通過溶質(zhì)分配過程來穩(wěn)定這兩個階段，幫助進一步加強。
MP35N合金特點
①高強度，優(yōu)異的延展性和韌性。
②緊固件合金中最耐腐蝕，可耐受大多數(shù)礦物酸、硫化氫、海水和鹽霧環(huán)境，對應(yīng)力腐蝕、縫隙腐蝕和氫脆有絕佳的耐受性。
③最高工作溫度為400℃。
④耐腐蝕緊固件材料的疲勞強度最高。
⑤最小1000MPa的剪切強度，耐腐蝕緊固件材料中最高。
MP35N合金標(biāo)準(zhǔn)與牌號、化學(xué)成分、物理性能如下：
MP35N合金用途
MP35N合金可用于航空航天、醫(yī)療、海水、油氣井、化學(xué)以及食品加工過程環(huán)境中的緊固件、彈簧、非磁性組件和儀器部件。
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