先进PM高温合金FGH98制备和性能表征相关基础问题的研究
发布时间：2023-06-13 19:38
镍基高温合金具有优良的高温力学性能、组织稳定性和抗腐蚀性能,是先进航空发动机涡轮盘等关键部件的首选材料。FGH98合金是我国正在研制的先进航空发动机涡轮盘用第三代镍基粉末高温合金,其航空发动机涡轮盘制备工艺路线为:氩气雾化制粉+热等静压+热挤压+等温锻造+双性能热处理,其中与热变形和热处理等制备工艺、微观组织、性能表征、化学成分优化设计等密切相关的若干问题,亟待进一步的深入研究。本论文有针对性地重点研究了热挤压态FGH98合金的热变形行为及其对后续热处理态组织演变的影响特点与规律、加热-保温-冷却过程中γ’相溶解与析出行为及规律、拉伸和蠕变性能表征及拉伸变形机制与蠕变变形机制,以及FGH98合金化学成分评估与可能的优化方向等内容。本文首先采用热模拟技术研究了热挤压态FGH98合金的热变形行为及其对后续热处理态组织的影响,采用的变形温度、应变速率和真应变分别为1060～1165℃、0.005～10 s-1 和 0.7。发现 1060～1130℃,应变速率 0.005～0.02 s-1是其最佳等温锻造热变形工艺窗口,此范围内变形,合金可发生超塑性变形或完成完全动态再结晶,并获得均匀细小的等...
【文章页数】：143 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
致谢
摘要
Abstract
1 引言
2 文献综述
2.1 镍基粉末高温合金发展现状
2.2 镍基粉末高温合金涡轮盘制备工艺
2.2.1 母合金冶炼工艺
2.2.2 粉末制备与粉末预处理工艺
2.2.3 粉末热固结工艺
2.2.4 涡轮盘成形工艺
2.2.5 热处理工艺
2.3 镍基粉末高温合金成分特征
2.4 镍基粉末高温合金组织特征
2.4.1 γ'相
2.4.2 碳化物、硼化物
2.5 镍基粉末高温合金组织调控研究进展
2.6 镍基粉末高温合金性能研究进展
2.7 研究意义与内容
3 FGH98合金热变形行为及其对后续热处理态组织影响
3.1 实验材料与方法
3.2 热挤压态FGH98合金显微组织
3.3 热挤压态FGH98合金热变形行为特征
3.4 热挤压态FGH98合金本构模型的构建
3.4.1 峰值应力本构模型
3.4.2 应变补偿本构模型
3.5 热变形组织与热加工性能
3.5.1 变形温度对变形组织的影响
3.5.2 应变速率对变形组织的影响
3.5.3 热挤压态FGH98合金热加工性能
3.6 变形条件对过固溶处理显微组织影响
3.6.1 变形温度对过固溶热处理显微组织影响
3.6.2 应变速率对过固溶热处理显微组织影响
3.7 变形条件对亚固溶处理影响
3.7.1 变形温度对亚固溶热处理显微组织影响
3.7.2 应变速率对亚固溶热处理显微组织影响
3.8 本章小结
4 FGH98合金γ'相溶解与析出行为
4.1 实验材料与方法
4.2 FGH98合金等温锻造态γ'相形貌
4.3 γ'相溶解行为
4.3.1 连续加热过程中γ'相形貌变化
4.3.2 加热时间对γ'相形貌的影响
4.3.3 γ'相溶解行为影响因素分析
4.3.4 γ'相溶解动力学分析
4.3.5 γ'相溶解过程中的团聚与粗化行为
4.4 γ'相的析出行为
4.4.1 冷却过程中γ'相的演变
4.4.2 冷却过程中γ'相析出机理与形貌演变规律
4.5 本章小结
5 FGH98合金拉伸和蠕变变形行为与机制
5.1 实验材料与方法
5.2 温度对合金拉伸行为的影响
5.2.1 固溶处理显微组织
5.2.2 不同温度下的拉伸性能
5.2.3 拉伸变形后的显微组织
5.3 γ'相尺寸对合金拉伸行为的影响
5.3.1 不同冷却方式下时效后显微组织
5.3.2 不同冷却方式下合金750 ℃拉伸性能
5.3.3 拉伸变形后显微组织
5.4 合金拉伸变形行为与机制
5.4.1 拉伸变形机制
5.4.2 温度对拉伸变形行为的影响
5.4.3 γ'相尺寸对拉伸行为的影响
5.5 合金的蠕变变形行为与机制
5.5.1 热处理后合金显微组织
5.5.2 蠕变性能曲线
5.5.3 蠕变后显微组织特征
5.5.4 显微组织对蠕变的影响
5.5.5 蠕变变形机制
5.6 本章小结
6 FGH98合金的化学成分评估分析
6.1 FGH98合金的相组成
6.2 合金元素对平衡相析出规律的影响
6.2.1 固溶强化元素的影响
6.2.2 析出强化元素的影响
6.2.3 特定合金元素组合比对合金平衡相的影响
6.2.4 晶界强化元素的影响
6.3 合金元素对性能影响
6.3.1 合金元素对抗蠕变性能的影响
6.3.2 合金元素对抗氧化性能的影响
6.4 本章小结
7 结论
8 主要创新点
参考文献
作者简介及在学研究成果
学位论文数据集
本文编号：3833166
【文章页数】：143 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
致谢
摘要
Abstract
1 引言
2 文献综述
2.1 镍基粉末高温合金发展现状
2.2 镍基粉末高温合金涡轮盘制备工艺
2.2.1 母合金冶炼工艺
2.2.2 粉末制备与粉末预处理工艺
2.2.3 粉末热固结工艺
2.2.4 涡轮盘成形工艺
2.2.5 热处理工艺
2.3 镍基粉末高温合金成分特征
2.4 镍基粉末高温合金组织特征
2.4.1 γ'相
2.4.2 碳化物、硼化物
2.5 镍基粉末高温合金组织调控研究进展
2.6 镍基粉末高温合金性能研究进展
2.7 研究意义与内容
3 FGH98合金热变形行为及其对后续热处理态组织影响
3.1 实验材料与方法
3.2 热挤压态FGH98合金显微组织
3.3 热挤压态FGH98合金热变形行为特征
3.4 热挤压态FGH98合金本构模型的构建
3.4.1 峰值应力本构模型
3.4.2 应变补偿本构模型
3.5 热变形组织与热加工性能
3.5.1 变形温度对变形组织的影响
3.5.2 应变速率对变形组织的影响
3.5.3 热挤压态FGH98合金热加工性能
3.6 变形条件对过固溶处理显微组织影响
3.6.1 变形温度对过固溶热处理显微组织影响
3.6.2 应变速率对过固溶热处理显微组织影响
3.7 变形条件对亚固溶处理影响
3.7.1 变形温度对亚固溶热处理显微组织影响
3.7.2 应变速率对亚固溶热处理显微组织影响
3.8 本章小结
4 FGH98合金γ'相溶解与析出行为
4.1 实验材料与方法
4.2 FGH98合金等温锻造态γ'相形貌
4.3 γ'相溶解行为
4.3.1 连续加热过程中γ'相形貌变化
4.3.2 加热时间对γ'相形貌的影响
4.3.3 γ'相溶解行为影响因素分析
4.3.4 γ'相溶解动力学分析
4.3.5 γ'相溶解过程中的团聚与粗化行为
4.4 γ'相的析出行为
4.4.1 冷却过程中γ'相的演变
4.4.2 冷却过程中γ'相析出机理与形貌演变规律
4.5 本章小结
5 FGH98合金拉伸和蠕变变形行为与机制
5.1 实验材料与方法
5.2 温度对合金拉伸行为的影响
5.2.1 固溶处理显微组织
5.2.2 不同温度下的拉伸性能
5.2.3 拉伸变形后的显微组织
5.3 γ'相尺寸对合金拉伸行为的影响
5.3.1 不同冷却方式下时效后显微组织
5.3.2 不同冷却方式下合金750 ℃拉伸性能
5.3.3 拉伸变形后显微组织
5.4 合金拉伸变形行为与机制
5.4.1 拉伸变形机制
5.4.2 温度对拉伸变形行为的影响
5.4.3 γ'相尺寸对拉伸行为的影响
5.5 合金的蠕变变形行为与机制
5.5.1 热处理后合金显微组织
5.5.2 蠕变性能曲线
5.5.3 蠕变后显微组织特征
5.5.4 显微组织对蠕变的影响
5.5.5 蠕变变形机制
5.6 本章小结
6 FGH98合金的化学成分评估分析
6.1 FGH98合金的相组成
6.2 合金元素对平衡相析出规律的影响
6.2.1 固溶强化元素的影响
6.2.2 析出强化元素的影响
6.2.3 特定合金元素组合比对合金平衡相的影响
6.2.4 晶界强化元素的影响
6.3 合金元素对性能影响
6.3.1 合金元素对抗蠕变性能的影响
6.3.2 合金元素对抗氧化性能的影响
6.4 本章小结
7 结论
8 主要创新点
参考文献
作者简介及在学研究成果
学位论文数据集
本文编号：3833166
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