本科畢設(shè)答辯PPT學(xué)習(xí)教案

1、會計學(xué)1本科畢設(shè)答辯本科畢設(shè)答辯1 研究背景研究背景1.1 高溫合金的發(fā)展歷程高溫合金的發(fā)展歷程1.2 鎳基單晶高溫合金的相組成鎳基單晶高溫合金的相組成1.3 高溫蠕變過程的組織演變行為高溫蠕變過程的組織演變行為第1頁/共32頁1.1 高溫合金的發(fā)展歷程鎳基高溫合金由于其優(yōu)異的高溫蠕變性能、抗氧化性能等，成為制備航空發(fā)動機(jī)渦輪葉片的首選材料。鎳基高溫合金由于其優(yōu)異的高溫蠕變性能、抗氧化性能等，成為制備航空發(fā)動機(jī)渦輪葉片的首選材料。圖圖1.1 航空發(fā)動機(jī)渦輪葉片航空發(fā)動機(jī)渦輪葉片制備工藝及承溫水平制備工藝及承溫水平制備工藝：傳統(tǒng)鑄造（多晶）制備工藝：傳統(tǒng)鑄造（多晶）- -定向鑄造（定向晶）定向鑄

2、造（定向晶）- -單晶高溫合金單晶高溫合金。隨著航空發(fā)動機(jī)對推重比要求的不斷提高，必然導(dǎo)致渦輪前溫度的進(jìn)一步上升，隨著航空發(fā)動機(jī)對推重比要求的不斷提高，必然導(dǎo)致渦輪前溫度的進(jìn)一步上升，在使用各種冷卻技術(shù)與熱障涂層后，裸合金承受溫度仍將達(dá)到在使用各種冷卻技術(shù)與熱障涂層后，裸合金承受溫度仍將達(dá)到1200攝氏度。攝氏度。因此，有必要研究因此，有必要研究1200下單晶高溫合金下單晶高溫合金的各項性能。的各項性能。第2頁/共32頁1.1 鎳基單晶高溫合金的相組成鎳基高溫合金通常由鎳基高溫合金通常由相（基體相）與相（基體相）與相（析出強(qiáng)化相）組成；相（析出強(qiáng)化相）組成；傳統(tǒng)理論認(rèn)為傳統(tǒng)理論認(rèn)為1，保持，保

3、持相體積百分?jǐn)?shù)在相體積百分?jǐn)?shù)在60-70，并通過熱處理制度得到尺寸均一排列整齊的，并通過熱處理制度得到尺寸均一排列整齊的相和聯(lián)通的相和聯(lián)通的通道，高溫合金擁有最優(yōu)異的綜合性能。通道，高溫合金擁有最優(yōu)異的綜合性能。圖圖1.2 鎳基高溫合金標(biāo)準(zhǔn)熱處理態(tài)組織鎳基高溫合金標(biāo)準(zhǔn)熱處理態(tài)組織1M, F. and L. T. Metallurgical Transactions A, 1989. 7(20): p. 1233-1238.相：相：面心立方結(jié)構(gòu)，面心立方結(jié)構(gòu)，對強(qiáng)化元素對強(qiáng)化元素有有較高較高的固溶的固溶度度相：相：重要的析出強(qiáng)化相，通常情況下重要的析出強(qiáng)化相，通常情況下與基體與基體相共格或者半共

4、格相共格或者半共格，面心立方，面心立方L1L12 2超有序結(jié)超有序結(jié)構(gòu)構(gòu)然而在然而在1200下，下，相將發(fā)生顯著的回熔，造成服役狀態(tài)下相將發(fā)生顯著的回熔，造成服役狀態(tài)下相體積分?jǐn)?shù)的下降，相體積分?jǐn)?shù)的下降，因此在因此在1200下超高溫服役條件下，有必要將傳統(tǒng)高溫合金中較少考慮的下超高溫服役條件下，有必要將傳統(tǒng)高溫合金中較少考慮的相體積分?jǐn)?shù)相體積分?jǐn)?shù)，作為一個影響因素進(jìn)行考量。作為一個影響因素進(jìn)行考量。第3頁/共32頁鎳基單晶高溫合金設(shè)計思路復(fù)雜，所含元素眾多，每種元素的含量及各元素間相互作用均有可能影響最終的合金性能，對各類合金元素可進(jìn)行粗略分類。AlCrTaWCoMoTiReRuNbHfCBZ

5、rNi第一代PWA14805.010.012.04.05.01.5BalRene N43.79.04.06.08.02.04.20.5BalSRR995.58.012.010.05.02.2Bal第二代PWA14845.65.09.06.010.02.03.00.1BalCMSX-45.66.56.56.49.60.61.03.00.1BalRene N56.27.07.05.08.02.03.00.2Bal第三代CMSX-105.72.08.05.03.00.40.26.00.03BalTMS-1385.92.95.65.95.92.94.92.00.1BalRene N65.754.27.

6、26.012.51.45.40.150.050.004Bal第四代MC-NG6.04.05.05.01.00.54.04.00.1BalEPM-1025.552.08.256.016.52.05.953.00.150.03BalTMS-1625.82.95.65.85.83.94.96.00.09Bal1.3 高溫蠕變過程的組織演變行為在高溫合金的眾多性能中，高溫持久壽命是衡量高溫合金性能的一項重要指標(biāo)。在高溫合金的眾多性能中，高溫持久壽命是衡量高溫合金性能的一項重要指標(biāo)。高溫持久過程中一般會經(jīng)歷三個典型蠕變階段。高溫持久過程中一般會經(jīng)歷三個典型蠕變階段。蠕變第一階段（減速）、蠕變第二階段（穩(wěn)

7、態(tài)）及蠕變第三階段（加速）。蠕變第一階段（減速）、蠕變第二階段（穩(wěn)態(tài)）及蠕變第三階段（加速）。蠕變第一階段蠕變第一階段蠕變第二階段蠕變第二階段蠕變第三階段蠕變第三階段abc圖圖 1.3 1.3 高溫合金典型的蠕變曲線高溫合金典型的蠕變曲線22Reed RC. The Superalloys Fundamentals and ApplicationsM. Cambridge University Press; 2006. Reed RC. The Superalloys Fundamentals and ApplicationsM. Cambridge University Press; 200

8、6. 第4頁/共32頁實驗思路 設(shè)計設(shè)計相形成元素含量增長的三種合金相形成元素含量增長的三種合金獲得不同的獲得不同的相體積百分?jǐn)?shù)相體積百分?jǐn)?shù)觀察觀察相體積分?jǐn)?shù)對高溫持久過程組織演變行為的影響相體積分?jǐn)?shù)對高溫持久過程組織演變行為的影響觀察不同的組織演變行為對位錯運(yùn)動及失效模式的影響觀察不同的組織演變行為對位錯運(yùn)動及失效模式的影響分析分析相組織演變行為對單晶高溫合金相組織演變行為對單晶高溫合金1200持久性能的影響持久性能的影響第5頁/共32頁2 實驗材料實驗材料2.1 實驗合金的名義成分實驗合金的名義成分2.2 實驗合金的熱處理制度實驗合金的熱處理制度第6頁/共32頁實驗材料 表 2.1 實驗合

9、金名義成分（wt） AlTaMoWReNiMS325.96.28-9.503Bal.IC217.5013-1501.5Bal.IC21SA8.03.09.5-10.501.5Bal.MS32為富為富Mo強(qiáng)化（強(qiáng)化（8Mo wt）的鎳基）的鎳基單晶高溫合金；單晶高溫合金；IC21 為富為富鋁鋁（7.5Al wt）富）富鉬鉬（13Mo wt）強(qiáng)化的）強(qiáng)化的Ni3Al基單晶高溫合金基單晶高溫合金；IC21SA在在IC21的基礎(chǔ)上降低的基礎(chǔ)上降低3.5 wtMo元素，同時添加元素，同時添加0.5 wtAl元素與元素與3 wtTa元素元素。 相形成元素相形成元素相強(qiáng)化元素相強(qiáng)化元素第7頁/共32頁實驗材

10、料 表2.2 實驗合金名義成分（at） AlTaMoWReNiMS3213.22.05.001.0Bal.IC2115.907.700.5Bal.IC21SA16.91.35.600.5Bal. 相強(qiáng)化元素相強(qiáng)化元素圖圖2.1 三種合金三種合金相形成元素含量對比相形成元素含量對比三種合金的三種合金的相形成元素含量基本呈階梯狀上升相形成元素含量基本呈階梯狀上升第8頁/共32頁實驗材料 固溶制度一次時效制度二次時效制度MS321315 C/10 h +(1330-1340)C/20 h1120C/2 h870 C/32 hIC211310 /10 h +(1310-1330)/10 h1100/2

11、 h870 /32 hIC21SA1320 /10 h +(1330-1345)/10 h1150/2 h870 /32 h表2.3 三種單晶高溫合金的標(biāo)準(zhǔn)熱處理制度第9頁/共32頁3 實驗方法與結(jié)果分析實驗方法與結(jié)果分析3.1 熱處理態(tài)組織觀察熱處理態(tài)組織觀察3.2 熱暴露淬火試樣能譜分析熱暴露淬火試樣能譜分析3.3 持久斷裂試樣不同位置組織觀察持久斷裂試樣不同位置組織觀察3.4 持久斷裂試樣橫縱截面位錯狀態(tài)觀察持久斷裂試樣橫縱截面位錯狀態(tài)觀察第10頁/共32頁實驗方法與結(jié)果-1200/60Mpa持久性能試驗圖圖 高溫持久試樣尺寸示意圖高溫持久試樣尺寸示意圖第11頁/共32頁實驗方法與結(jié)果-

12、1200/60Mpa持久性能試驗 1200 /60Mpa持久壽命試驗結(jié)果120060MPa持久壽命（h）MS324:46IC2154:17IC21SA287:15傳統(tǒng)合金傳統(tǒng)合金MS32在在120060Mpa下持久壽命僅為下持久壽命僅為4小時，完全無法服役；小時，完全無法服役；Ni3Al基單晶高溫合金基單晶高溫合金IC21在在120060Mpa下持久壽命為下持久壽命為54小時；小時；進(jìn)一步提升進(jìn)一步提升相形成元素含量相形成元素含量的的IC21SA持久壽命持久壽命大幅提升大幅提升達(dá)到了達(dá)到了287小時。小時。第12頁/共32頁鎳基單晶高溫合金設(shè)計思路復(fù)雜，所含元素眾多，每種元素的含量及各元素間相

13、互作用均有可能影響最終的合金性能，對各類合金元素可進(jìn)行粗略分類。AlCrTaWCoMoTiReRuNbHfCBZrNi第一代PWA14805.010.012.04.05.01.5BalRene N43.79.04.06.08.02.04.20.5BalSRR995.58.012.010.05.02.2Bal第二代PWA14845.65.09.06.010.02.03.00.1BalCMSX-45.66.56.56.49.60.61.03.00.1BalRene N56.27.07.05.08.02.03.00.2Bal第三代CMSX-105.72.08.05.03.00.40.26.00.03

14、BalTMS-1385.92.95.65.95.92.94.92.00.1BalRene N65.754.27.26.012.51.45.40.150.050.004Bal第四代MC-NG6.04.05.05.01.00.54.04.00.1BalEPM-1025.552.08.256.016.52.05.953.00.150.03BalTMS-1625.82.95.65.85.83.94.96.00.09Bal實驗方法與結(jié)果熱處理態(tài)組織觀察圖圖3.2 三種合金標(biāo)準(zhǔn)熱處理態(tài)三種合金標(biāo)準(zhǔn)熱處理態(tài)SEM照片照片 (a)MS32 (b)IC21 (c)IC21SAcba相尺寸均一，排列整齊相尺寸均一

15、，排列整齊通道平直、聯(lián)通通道平直、聯(lián)通相大小不一且存在重疊、嵌套相大小不一且存在重疊、嵌套通道不完全聯(lián)通通道不完全聯(lián)通相尺寸（相尺寸（umum）通道寬度（通道寬度（nmnm）相百分?jǐn)?shù)（相百分?jǐn)?shù)（% %）MS320.4068.062.0IC210.5560.274.2IC21SA0.6154.585.5第13頁/共32頁鎳基單晶高溫合金設(shè)計思路復(fù)雜，所含元素眾多，每種元素的含量及各元素間相互作用均有可能影響最終的合金性能，對各類合金元素可進(jìn)行粗略分類。AlCrTaWCoMoTiReRuNbHfCBZrNi第一代PWA14805.010.012.04.05.01.5BalRene N43.79.0

16、4.06.08.02.04.20.5BalSRR995.58.012.010.05.02.2Bal第二代PWA14845.65.09.06.010.02.03.00.1BalCMSX-45.66.56.56.49.60.61.03.00.1BalRene N56.27.07.05.08.02.03.00.2Bal第三代CMSX-105.72.08.05.03.00.40.26.00.03BalTMS-1385.92.95.65.95.92.94.92.00.1BalRene N65.754.27.26.012.51.45.40.150.050.004Bal第四代MC-NG6.04.05.05.

17、01.00.54.04.00.1BalEPM-1025.552.08.256.016.52.05.953.00.150.03BalTMS-1625.82.95.65.85.83.94.96.00.09Bal實驗方法與結(jié)果熱暴露淬火試樣能譜分析AlTaMoReMS322.06.010.15.04.513.04.50IC213.8-17.21.85.9-8.50IC21SA4.23.114.52.56.96.16.80三種合金能譜分析得到的兩相元素組成（wt%） 相體積百分?jǐn)?shù)相體積百分?jǐn)?shù)MS3262.537.5IC2151.748.3IC21SA3565第14頁/共32頁鎳基單晶高溫合金設(shè)計思路復(fù)

18、雜，所含元素眾多，每種元素的含量及各元素間相互作用均有可能影響最終的合金性能，對各類合金元素可進(jìn)行粗略分類。AlCrTaWCoMoTiReRuNbHfCBZrNi第一代PWA14805.010.012.04.05.01.5BalRene N43.79.04.06.08.02.04.20.5BalSRR995.58.012.010.05.02.2Bal第二代PWA14845.65.09.06.010.02.03.00.1BalCMSX-45.66.56.56.49.60.61.03.00.1BalRene N56.27.07.05.08.02.03.00.2Bal第三代CMSX-105.72.0

19、8.05.03.00.40.26.00.03BalTMS-1385.92.95.65.95.92.94.92.00.1BalRene N65.754.27.26.012.51.45.40.150.050.004Bal第四代MC-NG6.04.05.05.01.00.54.04.00.1BalEPM-1025.552.08.256.016.52.05.953.00.150.03BalTMS-1625.82.95.65.85.83.94.96.00.09Bal實驗方法與結(jié)果持久斷裂試樣組織觀察距斷口處0mm距斷口處10mm距斷口處5mm持久試樣不同位置持久試樣不同位置經(jīng)歷的經(jīng)歷的拉伸時間拉伸時間相

20、同相同，但由于塑形變形使距斷口不同距離的實際應(yīng)力不同，但由于塑形變形使距斷口不同距離的實際應(yīng)力不同，造成造成距斷口不同距離距斷口不同距離的的組織組織處于組織處于組織演變演變過程過程的不同階段。的不同階段。圖圖 3.3 3.3 高溫持久過程的應(yīng)力分布及高溫持久過程的應(yīng)力分布及SEMSEM取樣位置示意圖取樣位置示意圖因此，通過觀察距離斷口不同距離的組織得到合金的組織演變過程信息。因此，通過觀察距離斷口不同距離的組織得到合金的組織演變過程信息。第15頁/共32頁鎳基單晶高溫合金設(shè)計思路復(fù)雜，所含元素眾多，每種元素的含量及各元素間相互作用均有可能影響最終的合金性能，對各類合金元素可進(jìn)行粗略分類。AlC

21、rTaWCoMoTiReRuNbHfCBZrNi第一代PWA14805.010.012.04.05.01.5BalRene N43.79.04.06.08.02.04.20.5BalSRR995.58.012.010.05.02.2Bal第二代PWA14845.65.09.06.010.02.03.00.1BalCMSX-45.66.56.56.49.60.61.03.00.1BalRene N56.27.07.05.08.02.03.00.2Bal第三代CMSX-105.72.08.05.03.00.40.26.00.03BalTMS-1385.92.95.65.95.92.94.92.00

22、.1BalRene N65.754.27.26.012.51.45.40.150.050.004Bal第四代MC-NG6.04.05.05.01.00.54.04.00.1BalEPM-1025.552.08.256.016.52.05.953.00.150.03BalTMS-1625.82.95.65.85.83.94.96.00.09Bal圖圖 距離斷口距離斷口0mm處組織處組織SEM照片照片(a)MS32（6Al-6Ta-8Mo） (b)IC21（）（） (c)IC21SA（）（）abc撕裂的撕裂的相筏排與應(yīng)力方向平行相筏排與應(yīng)力方向平行撕裂的撕裂的相組織呈碎片狀相組織呈碎片狀相相相相實

23、驗方法與結(jié)果持久斷裂試樣組織觀察第16頁/共32頁鎳基單晶高溫合金設(shè)計思路復(fù)雜，所含元素眾多，每種元素的含量及各元素間相互作用均有可能影響最終的合金性能，對各類合金元素可進(jìn)行粗略分類。AlCrTaWCoMoTiReRuNbHfCBZrNi第一代PWA14805.010.012.04.05.01.5BalRene N43.79.04.06.08.02.04.20.5BalSRR995.58.012.010.05.02.2Bal第二代PWA14845.65.09.06.010.02.03.00.1BalCMSX-45.66.56.56.49.60.61.03.00.1BalRene N56.27.

24、07.05.08.02.03.00.2Bal第三代CMSX-105.72.08.05.03.00.40.26.00.03BalTMS-1385.92.95.65.95.92.94.92.00.1BalRene N65.754.27.26.012.51.45.40.150.050.004Bal第四代MC-NG6.04.05.05.01.00.54.04.00.1BalEPM-1025.552.08.256.016.52.05.953.00.150.03BalTMS-1625.82.95.65.85.83.94.96.00.09Bal圖圖 3.5 3.5 距離斷口距離斷口5mm5mm處組織的處組織

25、的SEMSEM照片照片(a)MS32（6Al-6Ta-8Mo） (b)IC21（）（） (c)IC21SA（）（）bac 相沿特定方向聯(lián)通相沿特定方向聯(lián)通形成與應(yīng)力方向垂直的筏排組織形成與應(yīng)力方向垂直的筏排組織與應(yīng)力方向垂直的筏排組織與應(yīng)力方向垂直的筏排組織相發(fā)生不定向粗化相發(fā)生不定向粗化沿非特定方向發(fā)生聯(lián)通沿非特定方向發(fā)生聯(lián)通部分形筏，長度較短部分形筏，長度較短未參與形筏未參與形筏相相實驗方法與結(jié)果持久斷裂試樣組織觀察第17頁/共32頁鎳基單晶高溫合金設(shè)計思路復(fù)雜，所含元素眾多，每種元素的含量及各元素間相互作用均有可能影響最終的合金性能，對各類合金元素可進(jìn)行粗略分類。AlCrTaWCoMoT

26、iReRuNbHfCBZrNi第一代PWA14805.010.012.04.05.01.5BalRene N43.79.04.06.08.02.04.20.5BalSRR995.58.012.010.05.02.2Bal第二代PWA14845.65.09.06.010.02.03.00.1BalCMSX-45.66.56.56.49.60.61.03.00.1BalRene N56.27.07.05.08.02.03.00.2Bal第三代CMSX-105.72.08.05.03.00.40.26.00.03BalTMS-1385.92.95.65.95.92.94.92.00.1BalRene

27、 N65.754.27.26.012.51.45.40.150.050.004Bal第四代MC-NG6.04.05.05.01.00.54.04.00.1BalEPM-1025.552.08.256.016.52.05.953.00.150.03BalTMS-1625.82.95.65.85.83.94.96.00.09Bal圖圖 3.6 3.6 距離斷口距離斷口10mm10mm處組織的處組織的SEMSEM照片照片(a)MS32（6Al-6Ta-8Mo） (b)IC21（）（） (c)IC21SA（）（）cba相不完全形筏的現(xiàn)象更為明顯相不完全形筏的現(xiàn)象更為明顯不定向粗化現(xiàn)象更為顯著不定向粗化

28、現(xiàn)象更為顯著相沿特定方向聯(lián)通相沿特定方向聯(lián)通形成與應(yīng)力方向垂直的筏排組織形成與應(yīng)力方向垂直的筏排組織相被不定向粗化的相被不定向粗化的相完全包圍相完全包圍實驗方法與結(jié)果持久斷裂試樣組織觀察相體積百分?jǐn)?shù)相體積百分?jǐn)?shù)MS3240.060.0IC2126.973.1IC21SA17.382.7第18頁/共32頁鎳基單晶高溫合金設(shè)計思路復(fù)雜，所含元素眾多，每種元素的含量及各元素間相互作用均有可能影響最終的合金性能，對各類合金元素可進(jìn)行粗略分類。AlCrTaWCoMoTiReRuNbHfCBZrNi第一代PWA14805.010.012.04.05.01.5BalRene N43.79.04.06.08.

29、02.04.20.5BalSRR995.58.012.010.05.02.2Bal第二代PWA14845.65.09.06.010.02.03.00.1BalCMSX-45.66.56.56.49.60.61.03.00.1BalRene N56.27.07.05.08.02.03.00.2Bal第三代CMSX-105.72.08.05.03.00.40.26.00.03BalTMS-1385.92.95.65.95.92.94.92.00.1BalRene N65.754.27.26.012.51.45.40.150.050.004Bal第四代MC-NG6.04.05.05.01.00.54

30、.04.00.1BalEPM-1025.552.08.256.016.52.05.953.00.150.03BalTMS-1625.82.95.65.85.83.94.96.00.09Bal實驗方法與結(jié)果SEM小結(jié)1、三種合金在持久實驗中均未有、三種合金在持久實驗中均未有TCP相析出，證明三種合金的成分設(shè)計可保證了相析出，證明三種合金的成分設(shè)計可保證了1200下良好下良好 的組織穩(wěn)定性。的組織穩(wěn)定性。2、 每種合金每種合金1200熱暴露淬火態(tài)熱暴露淬火態(tài)相體積分?jǐn)?shù)均顯著下降，相體積分?jǐn)?shù)均顯著下降，1200相將發(fā)生明顯回熔。相將發(fā)生明顯回熔。 三種合金標(biāo)準(zhǔn)熱處理態(tài)、三種合金標(biāo)準(zhǔn)熱處理態(tài)、1200

31、熱暴露淬火態(tài)、熱暴露淬火態(tài)、1200持久斷裂平衡態(tài)的持久斷裂平衡態(tài)的相體積分?jǐn)?shù)變化相體積分?jǐn)?shù)變化 趨勢與趨勢與相形成元素添加量的變化趨勢一致；相形成元素添加量的變化趨勢一致； MS32IC21IC21SA圖圖 3.7 3.7 三種合金不同狀態(tài)下三種合金不同狀態(tài)下相體積分?jǐn)?shù)相體積分?jǐn)?shù)第19頁/共32頁鎳基單晶高溫合金設(shè)計思路復(fù)雜，所含元素眾多，每種元素的含量及各元素間相互作用均有可能影響最終的合金性能，對各類合金元素可進(jìn)行粗略分類。AlCrTaWCoMoTiReRuNbHfCBZrNi第一代PWA14805.010.012.04.05.01.5BalRene N43.79.04.06.08.02

32、.04.20.5BalSRR995.58.012.010.05.02.2Bal第二代PWA14845.65.09.06.010.02.03.00.1BalCMSX-45.66.56.56.49.60.61.03.00.1BalRene N56.27.07.05.08.02.03.00.2Bal第三代CMSX-105.72.08.05.03.00.40.26.00.03BalTMS-1385.92.95.65.95.92.94.92.00.1BalRene N65.754.27.26.012.51.45.40.150.050.004Bal第四代MC-NG6.04.05.05.01.00.54.0

33、4.00.1BalEPM-1025.552.08.256.016.52.05.953.00.150.03BalTMS-1625.82.95.65.85.83.94.96.00.09Bal實驗方法與結(jié)果SEM小結(jié)3、隨著、隨著相分?jǐn)?shù)的上升，完全聯(lián)通的相由相分?jǐn)?shù)的上升，完全聯(lián)通的相由相變?yōu)橄嘧優(yōu)橄?，組織演變行為呈現(xiàn)以下特征相，組織演變行為呈現(xiàn)以下特征MS32不完全形筏IC21完全形筏IC21SA不定向粗化第20頁/共32頁鎳基單晶高溫合金設(shè)計思路復(fù)雜，所含元素眾多，每種元素的含量及各元素間相互作用均有可能影響最終的合金性能，對各類合金元素可進(jìn)行粗略分類。AlCrTaWCoMoTiReRuNbHfC

34、BZrNi第一代PWA14805.010.012.04.05.01.5BalRene N43.79.04.06.08.02.04.20.5BalSRR995.58.012.010.05.02.2Bal第二代PWA14845.65.09.06.010.02.03.00.1BalCMSX-45.66.56.56.49.60.61.03.00.1BalRene N56.27.07.05.08.02.03.00.2Bal第三代CMSX-105.72.08.05.03.00.40.26.00.03BalTMS-1385.92.95.65.95.92.94.92.00.1BalRene N65.754.2

35、7.26.012.51.45.40.150.050.004Bal第四代MC-NG6.04.05.05.01.00.54.04.00.1BalEPM-1025.552.08.256.016.52.05.953.00.150.03BalTMS-1625.82.95.65.85.83.94.96.00.09Bal實驗方法與結(jié)果SEM小結(jié)圖圖3.8 不同不同相體積分?jǐn)?shù)下，組織演變行為及持久壽命的變化趨勢相體積分?jǐn)?shù)下，組織演變行為及持久壽命的變化趨勢MS32不完全形筏IC21SA不定向粗化IC21完全形筏第21頁/共32頁鎳基單晶高溫合金設(shè)計思路復(fù)雜，所含元素眾多，每種元素的含量及各元素間相互作用均有可

36、能影響最終的合金性能，對各類合金元素可進(jìn)行粗略分類。AlCrTaWCoMoTiReRuNbHfCBZrNi第一代PWA14805.010.012.04.05.01.5BalRene N43.79.04.06.08.02.04.20.5BalSRR995.58.012.010.05.02.2Bal第二代PWA14845.65.09.06.010.02.03.00.1BalCMSX-45.66.56.56.49.60.61.03.00.1BalRene N56.27.07.05.08.02.03.00.2Bal第三代CMSX-105.72.08.05.03.00.40.26.00.03BalTMS

37、-1385.92.95.65.95.92.94.92.00.1BalRene N65.754.27.26.012.51.45.40.150.050.004Bal第四代MC-NG6.04.05.05.01.00.54.04.00.1BalEPM-1025.552.08.256.016.52.05.953.00.150.03BalTMS-1625.82.95.65.85.83.94.96.00.09Bal實驗方法與結(jié)果持久斷裂試樣橫縱截面位錯狀態(tài)觀察持久斷裂試樣橫縱截面位錯狀態(tài)觀察 距離斷口距離斷口5mm橫截面橫截面平衡態(tài)組織縱截面平衡態(tài)組織縱截面橫截面觀察位錯網(wǎng)橫截面觀察位錯網(wǎng)縱截面觀察組織演變

38、行為與兩相位錯分布縱截面觀察組織演變行為與兩相位錯分布圖圖3.9 高溫持久組織演變的三維重構(gòu)示意圖高溫持久組織演變的三維重構(gòu)示意圖3 Murakumo, T. et al.Acta Materialia, 2004. 52(12): p. 3737-3744. 第22頁/共32頁鎳基單晶高溫合金設(shè)計思路復(fù)雜，所含元素眾多，每種元素的含量及各元素間相互作用均有可能影響最終的合金性能，對各類合金元素可進(jìn)行粗略分類。AlCrTaWCoMoTiReRuNbHfCBZrNi第一代PWA14805.010.012.04.05.01.5BalRene N43.79.04.06.08.02.04.20.5Ba

39、lSRR995.58.012.010.05.02.2Bal第二代PWA14845.65.09.06.010.02.03.00.1BalCMSX-45.66.56.56.49.60.61.03.00.1BalRene N56.27.07.05.08.02.03.00.2Bal第三代CMSX-105.72.08.05.03.00.40.26.00.03BalTMS-1385.92.95.65.95.92.94.92.00.1BalRene N65.754.27.26.012.51.45.40.150.050.004Bal第四代MC-NG6.04.05.05.01.00.54.04.00.1BalE

40、PM-1025.552.08.256.016.52.05.953.00.150.03BalTMS-1625.82.95.65.85.83.94.96.00.09Bal200nm200nm100相中幾乎沒有位錯相中幾乎沒有位錯界面位錯網(wǎng)密度較低界面位錯網(wǎng)密度較低實驗方法與結(jié)果橫截面界面位錯網(wǎng)觀察界面位錯網(wǎng)中位錯大致沿界面位錯網(wǎng)中位錯大致沿110方向分布方向分布圖圖3.10 MS32高溫持久試樣橫截面高溫持久試樣橫截面TEM照片照片第23頁/共32頁鎳基單晶高溫合金設(shè)計思路復(fù)雜，所含元素眾多，每種元素的含量及各元素間相互作用均有可能影響最終的合金性能，對各類合金元素可進(jìn)行粗略分類。AlCrTaWC

41、oMoTiReRuNbHfCBZrNi第一代PWA14805.010.012.04.05.01.5BalRene N43.79.04.06.08.02.04.20.5BalSRR995.58.012.010.05.02.2Bal第二代PWA14845.65.09.06.010.02.03.00.1BalCMSX-45.66.56.56.49.60.61.03.00.1BalRene N56.27.07.05.08.02.03.00.2Bal第三代CMSX-105.72.08.05.03.00.40.26.00.03BalTMS-1385.92.95.65.95.92.94.92.00.1Bal

42、Rene N65.754.27.26.012.51.45.40.150.050.004Bal第四代MC-NG6.04.05.05.01.00.54.04.00.1BalEPM-1025.552.08.256.016.52.05.953.00.150.03BalTMS-1625.82.95.65.85.83.94.96.00.09Bal高密度界面位錯網(wǎng)相中單根位錯100界面位錯網(wǎng)中位錯大致沿界面位錯網(wǎng)中位錯大致沿110方向分布方向分布實驗方法與結(jié)果橫截面界面位錯網(wǎng)觀察圖圖3.11 IC21高溫持久試樣橫截面高溫持久試樣橫截面TEM照片照片第24頁/共32頁鎳基單晶高溫合金設(shè)計思路復(fù)雜，所含元素眾

43、多，每種元素的含量及各元素間相互作用均有可能影響最終的合金性能，對各類合金元素可進(jìn)行粗略分類。AlCrTaWCoMoTiReRuNbHfCBZrNi第一代PWA14805.010.012.04.05.01.5BalRene N43.79.04.06.08.02.04.20.5BalSRR995.58.012.010.05.02.2Bal第二代PWA14845.65.09.06.010.02.03.00.1BalCMSX-45.66.56.56.49.60.61.03.00.1BalRene N56.27.07.05.08.02.03.00.2Bal第三代CMSX-105.72.08.05.03

44、.00.40.26.00.03BalTMS-1385.92.95.65.95.92.94.92.00.1BalRene N65.754.27.26.012.51.45.40.150.050.004Bal第四代MC-NG6.04.05.05.01.00.54.04.00.1BalEPM-1025.552.08.256.016.52.05.953.00.150.03BalTMS-1625.82.95.65.85.83.94.96.00.09Bal切入相的單根位錯更多高密度界面位錯網(wǎng)100界面位錯網(wǎng)中位錯大致沿界面位錯網(wǎng)中位錯大致沿110方向分布方向分布實驗方法與結(jié)果橫截面界面位錯網(wǎng)觀察圖圖3.12

45、 IC21SA高溫持久試樣橫截面高溫持久試樣橫截面TEM照片照片第25頁/共32頁鎳基單晶高溫合金設(shè)計思路復(fù)雜，所含元素眾多，每種元素的含量及各元素間相互作用均有可能影響最終的合金性能，對各類合金元素可進(jìn)行粗略分類。AlCrTaWCoMoTiReRuNbHfCBZrNi第一代PWA14805.010.012.04.05.01.5BalRene N43.79.04.06.08.02.04.20.5BalSRR995.58.012.010.05.02.2Bal第二代PWA14845.65.09.06.010.02.03.00.1BalCMSX-45.66.56.56.49.60.61.03.00.

46、1BalRene N56.27.07.05.08.02.03.00.2Bal第三代CMSX-105.72.08.05.03.00.40.26.00.03BalTMS-1385.92.95.65.95.92.94.92.00.1BalRene N65.754.27.26.012.51.45.40.150.050.004Bal第四代MC-NG6.04.05.05.01.00.54.04.00.1BalEPM-1025.552.08.256.016.52.05.953.00.150.03BalTMS-1625.82.95.65.85.83.94.96.00.09Bal200nm200nm實驗方法與結(jié)

47、果橫截面界面位錯網(wǎng)觀察圖圖 3.13 3.13 三種合金持久試樣橫截面位錯網(wǎng)密度對比三種合金持久試樣橫截面位錯網(wǎng)密度對比(a)MS32（6Al-6Ta-8Mo） (b)IC21（）（） (c)IC21SA（）（）位錯網(wǎng)中位錯間距（nm）MS3281.13.7IC2133.52.8IC21SA36.81.8第26頁/共32頁鎳基單晶高溫合金設(shè)計思路復(fù)雜，所含元素眾多，每種元素的含量及各元素間相互作用均有可能影響最終的合金性能，對各類合金元素可進(jìn)行粗略分類。AlCrTaWCoMoTiReRuNbHfCBZrNi第一代PWA14805.010.012.04.05.01.5BalRene N43.79

48、.04.06.08.02.04.20.5BalSRR995.58.012.010.05.02.2Bal第二代PWA14845.65.09.06.010.02.03.00.1BalCMSX-45.66.56.56.49.60.61.03.00.1BalRene N56.27.07.05.08.02.03.00.2Bal第三代CMSX-105.72.08.05.03.00.40.26.00.03BalTMS-1385.92.95.65.95.92.94.92.00.1BalRene N65.754.27.26.012.51.45.40.150.050.004Bal第四代MC-NG6.04.05.0

49、5.01.00.54.04.00.1BalEPM-1025.552.08.256.016.52.05.953.00.150.03BalTMS-1625.82.95.65.85.83.94.96.00.09Bal未完成形筏的未完成形筏的相相長度較短的長度較短的相筏排中相筏排中完全沒有位錯切入完全沒有位錯切入不定向粗化的不定向粗化的相中有大量位錯切入相中有大量位錯切入相由平直狀變?yōu)閺?fù)雜幾何結(jié)構(gòu)相由平直狀變?yōu)閺?fù)雜幾何結(jié)構(gòu)相有位錯切入相有位錯切入相通道平直相通道平直實驗方法與結(jié)果縱截面兩相位錯組態(tài)觀察相未形筏處的相未形筏處的通道通道成為位錯運(yùn)動的快速通道成為位錯運(yùn)動的快速通道相完全聯(lián)通相完全聯(lián)通圖圖

50、3.13 3.13 三種合金持久試樣縱截面兩相位錯狀態(tài)觀察三種合金持久試樣縱截面兩相位錯狀態(tài)觀察(a)MS32（6Al-6Ta-8Mo） (b)IC21（）（） (c)IC21SA（）（）第27頁/共32頁鎳基單晶高溫合金設(shè)計思路復(fù)雜，所含元素眾多，每種元素的含量及各元素間相互作用均有可能影響最終的合金性能，對各類合金元素可進(jìn)行粗略分類。AlCrTaWCoMoTiReRuNbHfCBZrNi第一代PWA14805.010.012.04.05.01.5BalRene N43.79.04.06.08.02.04.20.5BalSRR995.58.012.010.05.02.2Bal第二代PWA14845.65.09.06.010.02.03.00.1BalCMSX-45.66.56.56.49.60.61.03.00.1BalRene N56.27.07.05.08.02.03.00.2Bal第三代CMSX-105.72.08.05.03.00.40.26.00.03BalTMS-1385.92.95.65.95.92.94.92.00.1BalRene N65.754.27.26.012.51.45.40.150.050.004Bal第四代MC-NG6.04.05.05.01.00.54.04.00.1BalEP