金属学报  2011, Vol. 47 Issue (1): 61-68    DOI: 10.3724/SP.J.1037.2010.00457

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[011]取向镍基单晶合金在拉伸蠕变期间的组织演化与有限元分析

张姝1,2), 田素贵1), 于慧臣3), 苏勇1), 于兴福1), 于莉丽1)

1) 沈阳工业大学材料科学与工程学院, 沈阳 110870 2) 沈阳化工大学机械工程学院, 沈阳 110142 3) 北京航空材料研究院, 北京 100095

MICROSTRUCTURE EVOLUTION AND FEM ANALYSIS OF [011] ORIENTED SINGLE CRYSTAL OF A Ni-BASED SUPERALLOY DURING TENSILE CREEP

ZHANG Shu1,2), TIAN Sugui1),  YU Huichen3), SU Yong1),  YU Xingfu1),  YU Lili1)

1) School of Materials Science and Engineering, Shenyang University of Technology, Shenyang 110870 2) School of Machinary Engineering, Shenyang University of Chemical Technology, Shenyang 110142 3) Beijing Institute of aeronautical Material, Beijing 100095

张姝 田素贵 于慧臣 苏勇 于兴福 于莉丽. [011]取向镍基单晶合金在拉伸蠕变期间的组织演化与有限元分析[J]. 金属学报, 2011, 47(1): 61-68.
, , , , , . MICROSTRUCTURE EVOLUTION AND FEM ANALYSIS OF [011] ORIENTED SINGLE CRYSTAL OF A Ni-BASED SUPERALLOY DURING TENSILE CREEP[J]. Acta Metall Sin, 2011, 47(1): 61-68.

摘要 参考文献 相关文章 Metrics 全文: PDF(1502 KB)   摘要: 采用弹性应力-应变有限元方法计算了[011]取向单晶镍基合金中γ/γ'两相共格界面的von Mises应力及应变能密度的分布特征, 研究了施加拉应力对γ/γ'两相界面von Mises应力分布及γ'相定向粗化规律的影响. 结果表明: [011]取向单晶镍基合金经热处理后, 组织结构是立方γ'相以共格方式嵌镶在 γ基体相中, 并沿<100>方向规则排列. 当沿[011]方向施加拉应力时, 与近(010)γ'晶面的基体通道相比, 近(001)γ'晶面的基体通道有较大的von Mises应力, 在主应力分量的作用下, 与 (010)γ'晶面相比较, (001)γ'晶面沿[010]γ'方向发生较大的晶格扩张应变, 可诱捕较大半径的Al原子和Ti原子, 是促使γ'相沿[001]方向定向生长成为纤维状筏形组织的主要原因. 关键词 ： [011]取向单晶,  镍基合金,  组织演化,  蠕变,  有限元分析     Abstract：By means of the elastic stress-strain finite element method (FEM), the distribution features of the von Mises stress, strain energy density and the influences of the applied stress on the von Mises stress at γ/γ' phases interface and γ' phase directionally coarsening regularity in a [011] oriented single crystal nickel-based superalloy were investigated. Results show that after heat treatment, the microstructure of the superalloy consists of the cubic γ' phases embedded coherently in the γ matrix, and γ' phases arranged regularly along the <100> direction. Compared to the matrix channel near (010)γ' plane, the bigger von Mises stress are produced within the matrix channel near (001)γ' plane when the tensile stress is applied along the [011] direction. Compared to (010)γ' plane, the larger expanding lattice strain occurs on the (001)γ' plane along the [010]γ' direction under the action of the principal stress component, resulting in the Al, Ti atoms with bigger radius to be trapped by the larger strain zone, which is the main reason of promoting the γ' phase grown directionally into the strip-like rafted structure. Key words： [011] oriented single crystal    nickel-based superalloy    microstructure evolution    creep    FEM analysis 收稿日期: 2010-09-07      基金资助: 国家自然科学基金项目50571070和高等学校博士学科点专项科研基金项目20092102110003资助 作者简介: 张姝, 女, 1976年生, 博士生 服务 把本文推荐给朋友 加入引用管理器 E-mail Alert RSS 作者相关文章 张姝 田素贵沈阳田素贵 苏勇 于慧臣 于兴福 于莉丽 44.8K 链接本文: https://www.ams.org.cn/CN/10.3724/SP.J.1037.2010.00457      或      https://www.ams.org.cn/CN/Y2011/V47/I1/61 [1] Feng H, Biermann H, Mughrabi H. Metall Mater Trans, 2000; 31A: 585 [2] Yu X F, Tian S G, Du H Q, Yu H C, Wang M G, Shang L J, Cui S S. Mater Sci Eng, 2009; A506: 80 [3] Tien J K, Copley S M. Metall Trans, 1971; 2: 543 [4] Buffiere J Y, Ignat M. Acta Metall Mater, 1995; 43: 1791 [5] Pollock T M, Argon A S. Acta Metall Mater, 1994; 42: 1859 [6] Kuhn H A, Biermann H, Ungar T. Acta Metall Mater, 1991; 39: 2783 [7] Biermann H, Strehler M, Mughrabi H. Metall Mater Trans, 1996; 27A: 1003 [8] Tian S G, Zhang J H, Yang H C, Xu Y B, Hu Z Q. J Aeronautic Mater, 2000; 20: 1 (田素贵, 张静华, 杨洪才, 徐永波, 胡壮麒. 航空材料学报, 2000; 20: 1) [9] Tian S G, Chen C R, Yang H C, Hu Z Q. Acta Metall Sin, 2000; 36: 465 (田素贵, 陈昌荣, 杨洪才, 胡壮麒. 金属学报, 2000; 36: 465) [10] Tian S G, Wang M G, Yu H C, Yu X F, Li T, Qian B J. Mater Sci Eng, A527: 4458 [11] Sha Y H, Chen C R, Zhang J H, Xu Y B, Hu Z Q. Acta Metall Sin, 1999; 36: 254 (沙玉辉, 陈昌荣, 张静华, 徐永波, 胡壮麒. 金属学报, 1999; 36: 254) [12] Zhou L, Yu X L. Trans Shenyang Ligong Univ, 2008; 27: 1 (周丽, 于晓琳. 沈阳理工大学学报, 2008; 27: 1) [13] Nabarro F R N. Metall Mater Trans, 1996; 27A: 513 [14] Tian S G, Zhang J H, Yang H C, Hu Z Q. Mater Sci Technol, 2000; 16, 451 [15] Shui L, Yang Y H, Yu J J. Mater Mech Eng, 2009; 33: 6 (水丽, 杨彦红, 于金江. 机械工程材料, 2009; 33: 6) [16] Shui L, Jin T, Tian S, Hu Z Q. Rare Met Mater Eng, 2009; 38: 826 (水丽, 金涛, 田素贵, 胡壮麒. 稀有金属材料与工程, 2009; 38: 826) [1] 陈佳, 郭敏, 杨敏, 刘林, 张军. 新型钴基高温合金中W元素对蠕变组织和性能的影响[J]. 金属学报, 2023, 59(9): 1209-1220. [2] 冯强, 路松, 李文道, 张晓瑞, 李龙飞, 邹敏, 庄晓黎. γ' 相强化钴基高温合金成分设计与蠕变机理研究进展[J]. 金属学报, 2023, 59(9): 1125-1143. [3] 白佳铭, 刘建涛, 贾建, 张义文. 高W高Ta型粉末高温合金的蠕变性能及溶质原子偏聚[J]. 金属学报, 2023, 59(9): 1230-1242. [4] 韩恩厚, 王俭秋. 表面状态对核电关键材料腐蚀和应力腐蚀的影响[J]. 金属学报, 2023, 59(4): 513-522. [5] 李小琳, 刘林锡, 李雅婷, 杨佳伟, 邓想涛, 王海丰. 单一 MX 型析出相强化马氏体耐热钢力学性能及蠕变行为[J]. 金属学报, 2022, 58(9): 1199-1207. [6] 高川, 邓运来, 王冯权, 郭晓斌. 蠕变时效对欠时效7075铝合金力学性能的影响[J]. 金属学报, 2022, 58(6): 746-759. [7] 彭子超, 刘培元, 王旭青, 罗学军, 刘健, 邹金文. 不同服役条件下FGH96合金的蠕变特征[J]. 金属学报, 2022, 58(5): 673-682. [8] 余春, 徐济进, 魏啸, 陆皓. 核级镍基合金焊接材料失塑裂纹研究现状[J]. 金属学报, 2022, 58(4): 529-540. [9] 杨志昆, 王浩, 张义文, 胡本芙. Ta含量对镍基粉末高温合金高温蠕变变形行为和性能的影响[J]. 金属学报, 2021, 57(8): 1027-1038. [10] 王迪, 王栋, 谢光, 王莉, 董加胜, 陈立佳. Pt-Al涂层对一种镍基单晶高温合金抗热腐蚀行为的影响[J]. 金属学报, 2021, 57(6): 780-790. [11] 张倪侦, 马昕迪, 耿川, 穆永坤, 孙康, 贾延东, 黄波, 王刚. Ag元素添加对Cu-Zr-Al基金属玻璃纳米压痕行为的影响[J]. 金属学报, 2021, 57(4): 567-574. [12] 徐静辉, 李龙飞, 刘心刚, 李辉, 冯强. 热力耦合对一种第四代镍基单晶高温合金1100℃蠕变组织演变的影响[J]. 金属学报, 2021, 57(2): 205-214. [13] 郭倩颖, 李彦默, 陈斌, 丁然, 余黎明, 刘永长. 高温时效处理对S31042耐热钢组织和蠕变性能的影响[J]. 金属学报, 2021, 57(1): 82-94. [14] 余磊, 曹睿. 镍基合金焊接裂纹研究现状[J]. 金属学报, 2021, 57(1): 16-28. [15] 华涵钰,谢君,舒德龙,侯桂臣,盛乃成,于金江,崔传勇,孙晓峰,周亦胄. W含量对一种高W镍基高温合金显微组织的影响[J]. 金属学报, 2020, 56(2): 161-170. Viewed Full text Abstract Cited   Shared      Discussed