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固溶工艺对镍基单晶高温合金初熔温度的影响
1
作者 孙铭 王恒喆 +3 位作者 龙海波 毛圣成 张泽 韩晓东 《电子显微学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第2期146-154,共9页
固溶处理是消除镍基单晶高温合金凝固偏析的重要手段,而进行固溶处理的前提是具备合适的固溶窗口。随合金的发展,固溶窗口逐渐变窄,从而加大了固溶处理的难度。由于固溶窗口为动态窗口,其上限的初熔温度会随合金内部γ′相及共晶的溶解... 固溶处理是消除镍基单晶高温合金凝固偏析的重要手段,而进行固溶处理的前提是具备合适的固溶窗口。随合金的发展,固溶窗口逐渐变窄,从而加大了固溶处理的难度。由于固溶窗口为动态窗口,其上限的初熔温度会随合金内部γ′相及共晶的溶解而提高,因此开展固溶工艺对合金初熔温度影响机制的研究具有重要意义。然而,目前缺乏不同固溶工艺对合金初熔温度影响机制及作用机理的相关研究。本文采用电子显微学为研究手段,对比研究了阶段式和连续式固溶处理对初熔温度的影响规律。研究发现,固溶处理会促进合金的均匀化行为,而均匀化程度随固溶工艺中高温下保温时间的延长而增加;均匀化效果越好的样品,其初熔温度提升更大,但是均匀化效果越好的合金内部也存在较多由“柯肯达尔效应”所诱发形成的固溶微孔。 展开更多
关键词 镍基单晶高温合金 固溶处理 初熔温度 微观组织
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超声滚压工艺对镍基单晶高温合金DD6表面完整性和疲劳寿命的影响
2
作者 夏天成 杨晓峰 +5 位作者 邵照宇 孙凯 李晓 王继 刘怡心 陈浩 《表面技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第1期182-191,共10页
目的 改善长期服役于高温高压环境的镍基单晶高温合金DD6材料的表面完整性,提高其使用寿命。方法 采用超声滚压表面强化工艺(UltrasonicRollingProcess,USRP)对镍基单晶高温合金DD6试样进行表面强化,用正交试验法对三因素三水平的试样... 目的 改善长期服役于高温高压环境的镍基单晶高温合金DD6材料的表面完整性,提高其使用寿命。方法 采用超声滚压表面强化工艺(UltrasonicRollingProcess,USRP)对镍基单晶高温合金DD6试样进行表面强化,用正交试验法对三因素三水平的试样组进行试验,使用三维形貌仪、显微硬度仪、XRD射线衍射仪和MTS万能疲劳试验机探究静压力、进给速度和加工遍数等超声滚压参数对镍基单晶合金表面完整性和疲劳寿命的影响规律。结果 对于镍基单晶材料,超声滚压强化工艺能有效降低其表面粗糙度,提高表面显微硬度,并在材料内部引入一定的残余应力,并提升疲劳寿命。经USRP处理后,不同晶体取向的材料能够取得的最佳表面增益效果为,表面硬度从465HV提高到679.2HV,表面粗糙度从0.703μm降低至0.253μm,表面引入了约为782 MPa的残余压应力。不同晶向材料的疲劳寿命提升表现为,应力水平为742.4 MPa时,疲劳寿命提升1.3倍;应力水平为649.6MPa时,疲劳寿命提升1.5倍。结论 超声滚压工艺能够有效降低DD6材料的表面粗糙度、提高表面显微硬度,并在表面引入一定的残余应力,疲劳断裂模式主要为沿{110}面的滑移断裂。在低于742.4 MPa的应力加载时,超声滚压强化可以明显提高DD6材料在高温下的疲劳寿命。 展开更多
关键词 超声滚压 镍基单晶合金 工艺参数 表面完整性 断裂特征 疲劳寿命
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镍基单晶高温合金杂晶缺陷的研究进展
3
作者 陈楚玥 霍苗 简航岳 《精密成形工程》 北大核心 2024年第1期129-139,共11页
随着单晶涡轮叶片结构的不断优化和高温合金中难熔元素添加量的增大,镍基高温合金单晶叶片在凝固过程中更易出现杂晶、条纹晶、枝晶碎臂、小角度晶界等缺陷。其中,杂晶是单晶叶片制备过程中最常见的一类凝固缺陷,严重影响单晶叶片的成... 随着单晶涡轮叶片结构的不断优化和高温合金中难熔元素添加量的增大,镍基高温合金单晶叶片在凝固过程中更易出现杂晶、条纹晶、枝晶碎臂、小角度晶界等缺陷。其中,杂晶是单晶叶片制备过程中最常见的一类凝固缺陷,严重影响单晶叶片的成品率。为了减少该类凝固缺陷的产生,提高叶片的成品率,研究镍基单晶高温合金杂晶缺陷的形成机制、影响因素及其控制措施,对提高单晶叶片的服役性能具有重要意义。因此,关于定向凝固过程中杂晶缺陷的形成机制、影响因素及其控制措施的研究,引起了国内外研究者的广泛关注。本文综述了单晶叶片的制备技术,分析了籽晶法和选晶法制备单晶叶片过程中不同位置杂晶的形成机理,分别讨论了选晶段杂晶、籽晶回熔区杂晶、缘板杂晶的影响因素和控制措施,并对未来的研究方向进行了展望。 展开更多
关键词 镍基单晶高温合金 定向凝固 杂晶缺陷 控制方法
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制孔工艺对DD6镍基单晶高温合金低周疲劳性能的影响
4
作者 张志金 张明岐 潘志福 《电加工与模具》 北大核心 2024年第1期31-34,共4页
在900℃、540 MPa条件下,研究了电液束加工、电火花成形加工、电火花小孔加工三种制孔工艺对DD6单晶高温合金试验件低周疲劳性能的影响,并对孔微观形貌和断口形貌进行了对比分析。结果表明,在相同试验条件下,电液束加工得到的气膜孔具... 在900℃、540 MPa条件下,研究了电液束加工、电火花成形加工、电火花小孔加工三种制孔工艺对DD6单晶高温合金试验件低周疲劳性能的影响,并对孔微观形貌和断口形貌进行了对比分析。结果表明,在相同试验条件下,电液束加工得到的气膜孔具有最佳的疲劳寿命。疲劳源位于气膜孔周边,不同制孔工艺的断口特征相似,均为多源断裂,而断口主要包括疲劳裂纹源区、扩展区和瞬断区三个区域。 展开更多
关键词 DD6单晶 镍基单晶高温合金 低周疲劳
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低层错能镍基单晶高温合金压缩行为和变形组织的温度相关性 被引量：1
5
作者 杨文超 屈鹏飞 +6 位作者 刘晨 曹凯莉 秦嘉润 苏海军 张军 任翠东 刘林 《Transactions of Nonferrous Metals Society of China》 SCIE EI CAS CSCD 2023年第1期157-167,共11页
在室温至1000℃的范围内,研究温度对一种低层错能镍基单晶高温合金压缩行为和变形组织的影响。研究结果表明,压缩行为和变形组织均表现出温度相关性。室温下该合金具有较高屈服强度,600℃时屈服强度有所下降;随后,随着温度的升高,屈服... 在室温至1000℃的范围内,研究温度对一种低层错能镍基单晶高温合金压缩行为和变形组织的影响。研究结果表明,压缩行为和变形组织均表现出温度相关性。室温下该合金具有较高屈服强度,600℃时屈服强度有所下降;随后,随着温度的升高,屈服强度持续增加,并在800℃时达到最大值;在800℃以上时,屈服强度迅速降低。通过透射电子显微镜观察揭示合金变形机制。位错缠结和位错对塞积是室温下屈服强度较高的主要原因。在600℃时,变形机制从反相畴界切割向堆垛层错切割转变,这导致屈服强度略有下降。在800℃时,变形机制以堆垛层错切割为主,而Lomer-Cottrell锁和不同方向堆垛层错之间的反应导致最大的屈服强度。在900℃及以上时,虽然仍存在一些层错,但主要变形机制为位错绕过机制。最后,讨论变形机制和压缩行为的温度依赖性。 展开更多
关键词 镍基单晶高温合金 位错结构 堆垛层错 压缩行为
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镍基单晶高温合金车削力及刀具磨损研究 被引量：2
6
作者 周云光 王书海 +1 位作者 陈晗 田川川 《组合机床与自动化加工技术》 北大核心 2023年第10期30-32,39,共4页
镍基单晶高温合金性能优越是航空发动机热端部件如涡轮盘的理想材料,然而镍基单晶高温合金车削加工存在切削力大和刀具磨损严重等问题,限制了零件的加工质量和效率。通过镍基单晶高温合金单因素车削试验,分析了不同车削工艺参数对车削力... 镍基单晶高温合金性能优越是航空发动机热端部件如涡轮盘的理想材料,然而镍基单晶高温合金车削加工存在切削力大和刀具磨损严重等问题,限制了零件的加工质量和效率。通过镍基单晶高温合金单因素车削试验,分析了不同车削工艺参数对车削力F_(∑)的影响规律,探究了镍基单晶高温合金刀具磨损机理,提出了防止切削力过大和减缓刀具磨损的措施。试验结果表明车削镍基单晶高温合金车削力F_(∑)随着切削速度vs的增大而减小,而随着进给速度v_(w)和切削深度a_(p)的增大而变大;刀具主要出现磨粒磨损、粘结磨损和涂层剥落3种损伤形式。 展开更多
关键词 镍基单晶高温合金 车削力 刀具磨损机理 单因素试验
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镍基单晶高温合金表面微阵列孔的制备方法及其实验研究
7
作者 孙瑶 唐本甲 +1 位作者 巩亚东 李思慧 《东北大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第12期1719-1725,共7页
微小孔结构在航空航天、现代医疗、精密仪器等领域有着广泛的应用,但孔径尺寸微小且加工精度要求高,常规的接触式机械加工方式存在切削力致使孔精度较难控制.而电火花加工非接触和无宏观切削力的特点使其在微小孔加工中具有独特的优势.... 微小孔结构在航空航天、现代医疗、精密仪器等领域有着广泛的应用,但孔径尺寸微小且加工精度要求高,常规的接触式机械加工方式存在切削力致使孔精度较难控制.而电火花加工非接触和无宏观切削力的特点使其在微小孔加工中具有独特的优势.开展镍基单晶高温合金表面微阵列孔制备的实验研究,首先通过低速走丝电火花线切割方法结合精修工艺实现了边长小于340μm菱形微细阵列电极的高精度制备.采用所制备的微细阵列电极在镍基单晶高温合金表面进行微阵列孔加工,探究微阵列孔尺寸的一致性精度、孔壁的表面质量和电极损耗特点,揭示抬刀速度和抬刀模式对微阵列孔的孔壁粗糙度的影响规律,实现了镍基单晶高温合金表面微阵列孔的高效率高精度制备. 展开更多
关键词 微阵列孔 低速走丝电火花线切割 镍基单晶高温合金 表面粗糙度 电极损耗
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基于三元相图预测高Mo强化镍基单晶高温合金中拓扑密排相的类型 被引量：1
8
作者 艾诚 赵鑫博 +4 位作者 张传 郭敏 黄太文 张军 刘林 《中国有色金属学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第4期1074-1084,共11页
采用热力学计算获得的三元相图,预测了高Mo强化镍基单晶高温合金中拓扑密排相(TCP相)的类型。结果表明,高Mo强化单晶高温合金中TCP相的析出行为可以采用Ni-Mo-Re、Co-Mo-Re、Ni-Cr-Mo、Co-Cr-Mo、Ni-Cr-Re和Co-Cr-Re三元体系来描述。同... 采用热力学计算获得的三元相图,预测了高Mo强化镍基单晶高温合金中拓扑密排相(TCP相)的类型。结果表明,高Mo强化单晶高温合金中TCP相的析出行为可以采用Ni-Mo-Re、Co-Mo-Re、Ni-Cr-Mo、Co-Cr-Mo、Ni-Cr-Re和Co-Cr-Re三元体系来描述。同时,上述三元体系中可形成NiMo相、P相、σ相、μ相和R相5种TCP相。Ni-Mo-Al-Ta体系中只形成NiMo相,Re和Cr的添加均促进了P相和σ相的形成,而Co的添加促进了μ相的形成。 展开更多
关键词 镍基单晶高温合金 高Mo强化 TCP相 三元相图 热力学计算
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镍基单晶高温合金熔炼工艺优化 被引量：1
9
作者 王誉程 连利仙(导师) +1 位作者 邓钥丹 刘颖 《机械工程材料》 CAS CSCD 北大核心 2023年第3期42-47,共6页
采用中频感应熔炼和MgO坩埚制备镍基单晶高温合金,对比研究氩气保护和真空熔炼工艺下合金的氧、氮、硫含量和显微组织,分析了不同工艺的除杂效果,并讨论了真空熔炼过程中延长精炼时间、添加陶瓷过滤网、加入脱氧剂碳等措施对除杂效果的... 采用中频感应熔炼和MgO坩埚制备镍基单晶高温合金,对比研究氩气保护和真空熔炼工艺下合金的氧、氮、硫含量和显微组织,分析了不同工艺的除杂效果,并讨论了真空熔炼过程中延长精炼时间、添加陶瓷过滤网、加入脱氧剂碳等措施对除杂效果的影响。结果表明:氩气保护熔炼镍基单晶高温合金中氧、硫、氮元素的质量分数均高于1×10^(-5),且组织中存在粗大的氧化铝夹杂物;真空熔炼合金中杂质元素质量分数均小于1×10^(-5),同时组织中未发现大尺寸夹杂物;与氩气保护熔炼相比,高真空熔炼有利于降低合金中氮元素的含量;延长精炼时间可促进合金成分均匀化,大功率电磁搅拌加速了氮的脱除速率;添加陶瓷过滤网滤除了合金中大尺寸夹杂物;利用脱氧剂碳和氧的反应来进一步脱氧和脱氮。 展开更多
关键词 镍基单晶高温合金 纯净化 真空熔炼 精炼 过滤 脱氧剂
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两种取向镍基单晶高温合金拉伸变形行为原位研究
10
作者 任潇一 吕俊霞 +5 位作者 周建力 程晓鹏 刘显强 王晋 张跃飞 张泽 《电子显微学报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第2期129-136,共8页
本文基于课题组开发的原位拉伸测试系统,结合扫描电镜(SEM)与数字图像相关方法(DIC),研究了[001]和[314]取向的二代镍基单晶高温合金在室温下的拉伸变形断裂行为和微观结构演变之间的关系.结果显示,镍基单晶高温合金的力学性能具有各向... 本文基于课题组开发的原位拉伸测试系统,结合扫描电镜(SEM)与数字图像相关方法(DIC),研究了[001]和[314]取向的二代镍基单晶高温合金在室温下的拉伸变形断裂行为和微观结构演变之间的关系.结果显示,镍基单晶高温合金的力学性能具有各向异性.室温下镍基单晶高温合金的拉伸变形主要以滑移带剪切γ'相为主,其中[001]取向试样开启(111)[011]、(111)[011]滑移系,表现为交叉滑移;而[314]取向开启(111)[(1)10]滑移系,表现为单滑移.不同晶体取向激活的滑移系统及数量不同,滑移引起的塑性变形区扩展方向不同,由此造成不同的延伸率.室温下,不同取向的合金为类解理断裂机制.不同晶体取向的合金,开启滑移系的数目与难易程度不同,呈现出不同的断口形貌特征. 展开更多
关键词 镍基单晶高温合金 原位拉伸 微观变形 各向异性
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镍基单晶高温合金表面喷丸强化技术研究综述
11
作者 耿永祥 郑海忠 +1 位作者 李贵发 肖怡新 《塑性工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第10期1-11,共11页
镍基单晶涡轮叶片作为先进航空发动机的关键热端部件,在服役过程中面临疲劳失效的风险。喷丸强化技术能够有效改善镍基单晶涡轮叶片的疲劳强度与服役寿命,已成为解决其疲劳失效问题的有效手段之一。重点针对传统颗粒喷丸和现代激光喷丸... 镍基单晶涡轮叶片作为先进航空发动机的关键热端部件,在服役过程中面临疲劳失效的风险。喷丸强化技术能够有效改善镍基单晶涡轮叶片的疲劳强度与服役寿命,已成为解决其疲劳失效问题的有效手段之一。重点针对传统颗粒喷丸和现代激光喷丸两类典型的喷丸强化技术,介绍了其基本原理与工艺特点;分析了镍基单晶高温合金的各向异性特征;综述了镍基单晶高温合金两类喷丸强化技术的国内外研究现状;总结了两类喷丸强化技术在镍基单晶高温合金上的应用瓶颈,进而展望了镍基单晶高温合金喷丸强化技术未来的发展趋势和研究方向,为拓宽喷丸强化技术的应用领域以及促进该技术在单晶高温合金部件上的工程化应用提供参考。 展开更多
关键词 镍基单晶高温合金 颗粒喷丸 激光喷丸 再结晶微观组织 残余应力热释放
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服役工况下镍基单晶高温合金的损伤机制研究进展 被引量：1
12
作者 沈将华 周宇亭 王秀霞 《国防科技大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第4期55-65,共11页
为提高镍基单晶叶片服役寿命、解决发动机和燃气轮机的关键核心技术,近年来国内外持续开展了大量针对镍基单晶高温合金服役情况下损伤与失效机制的研究。从实际服役条件出发,总结了镍基单晶高温合金疲劳、蠕变和热机械疲劳损伤机制等研... 为提高镍基单晶叶片服役寿命、解决发动机和燃气轮机的关键核心技术,近年来国内外持续开展了大量针对镍基单晶高温合金服役情况下损伤与失效机制的研究。从实际服役条件出发,总结了镍基单晶高温合金疲劳、蠕变和热机械疲劳损伤机制等研究成果与进展。此外,针对大量实验造成的时间与成本增加问题,还总结了近年来在镍基单晶高温合金的寿命预测方法方面的研究工作与成果,并提出了目前在镍基单晶高温合金寿命评估与失效分析研究方面所面临的困难和挑战。 展开更多
关键词 镍基单晶高温合金 高温损伤 疲劳 蠕变 热机械疲劳 寿命预测
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DD419镍基单晶高温合金980℃下低周疲劳行为研究
13
作者 祝祥 杜晓明 刘纪德 《沈阳理工大学学报》 CAS 2023年第4期69-74,共6页
对DD419镍基单晶高温合金在980℃下的低周疲劳行为进行试验研究,并对疲劳数据进行分析,获得该温度下合金疲劳参数。结果表明:该合金低周疲劳变形过程中,弹性变形起主要作用,塑性变形较低;循环应力响应行为以先循环软化、再趋于稳定为主... 对DD419镍基单晶高温合金在980℃下的低周疲劳行为进行试验研究,并对疲劳数据进行分析,获得该温度下合金疲劳参数。结果表明:该合金低周疲劳变形过程中,弹性变形起主要作用,塑性变形较低;循环应力响应行为以先循环软化、再趋于稳定为主要方式,并且随着应力幅的增加,循环寿命不断降低。低应变幅下,合金的疲劳断裂表现为脆性断裂的特征,并呈现出明显的多源疲劳特征,微观断口形貌的主要特征是出现准解理台阶,可判断准解理断裂是主要的断裂机制。 展开更多
关键词 镍基单晶高温合金 低周疲劳 疲劳寿命 断裂机制
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镍基单晶铸造气膜孔低周疲劳断裂特征研究
14
作者 李振威 温志勋 +2 位作者 王平 田啸宇 贺鹏飞 《失效分析与预防》 2023年第1期1-7,20,共8页
气膜孔结构作为一种重要的热防护技术广泛应用于涡轮叶片中。气膜孔的存在会引入制造缺陷、应力集中等不利因素,成为疲劳失效的主要诱因之一。本研究开展不同温度下镍基单晶铸造气膜孔低周疲劳试验,分析熔模铸造直接成型的气膜孔疲劳断... 气膜孔结构作为一种重要的热防护技术广泛应用于涡轮叶片中。气膜孔的存在会引入制造缺陷、应力集中等不利因素,成为疲劳失效的主要诱因之一。本研究开展不同温度下镍基单晶铸造气膜孔低周疲劳试验,分析熔模铸造直接成型的气膜孔疲劳断裂特征。结果表明:不同温度下疲劳寿命取决于应力幅值;随温度降低,疲劳断裂路径由Mode-I型转换为晶体学平面断裂,断口形貌呈现出从类解理至韧性断裂特征。气膜孔周围微结构分析表明,在1000℃及循环应力作用下,氧化膜发生破裂形成氧化裂纹;在700℃条件下,疲劳裂纹形核主要由滑移累积导致;在850℃条件下,疲劳损伤由氧化损伤和滑移累积共同作用。晶体塑性有限元分析揭示铸造气膜孔疲劳断裂特征主要受气膜孔附近应力分布的影响。 展开更多
关键词 镍基单晶合金 铸造气膜孔 断裂特征 疲劳裂纹形核 晶体塑性有限元法
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高分辨电感耦合等离子体质谱法测定镍基单晶高温合金中36种痕量元素
15
作者 高颂 庞晓辉 +2 位作者 张艳 陈靖 梁钪 《理化检验（化学分册）》 CAS CSCD 北大核心 2023年第3期257-263,共7页
基于高分辨电感耦合等离子体质谱法(HR-ICP-MS)的质谱干扰消除技术,对镍基单晶高温合金中36种痕量元素检测的质谱条件、基体干扰、质谱干扰与同位素选择进行了研究。取样品0.1000 g,用体积比为3∶1的盐酸-硝酸混合酸10 mL、氢氟酸1 mL溶... 基于高分辨电感耦合等离子体质谱法(HR-ICP-MS)的质谱干扰消除技术,对镍基单晶高温合金中36种痕量元素检测的质谱条件、基体干扰、质谱干扰与同位素选择进行了研究。取样品0.1000 g,用体积比为3∶1的盐酸-硝酸混合酸10 mL、氢氟酸1 mL溶解,用水定容至250 mL。通过复杂基体质谱干扰计算判定、共存元素干扰消除,确定了待测元素的同位素和分辨模式,将镍基单晶高温合金中痕量元素准确测定的元素种类确定为36种。采用标准加入法进行定量分析,36种痕量元素的检出限(3s)为0.004~6.000μg·L^(-1)。方法用于分析国际标准物质,得到的测定值与认定值基本一致。方法用于镍基单晶高温合金样品分析,36种痕量元素的检出量为0.0000010%~0.018%。 展开更多
关键词 镍基单晶高温合金 高分辨电感耦合等离子体质谱法 同位素 痕量元素
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纳米切削镍基单晶高温合金的分子动力学仿真
16
作者 鲁仁刚 蔡家斌 《组合机床与自动化加工技术》 北大核心 2023年第11期182-186,192,共6页
为了研究镍基单晶高温合金各向异性对加工质量的影响,建立了镍基单晶高温合金纳米切削的分子动力学模型。在该仿真中,从表面生成机制、切削力、温度和应力等研究点出发分析了晶体取向对纳米切削镍基高温合金的影响。仿真结果表明,沿不... 为了研究镍基单晶高温合金各向异性对加工质量的影响,建立了镍基单晶高温合金纳米切削的分子动力学模型。在该仿真中,从表面生成机制、切削力、温度和应力等研究点出发分析了晶体取向对纳米切削镍基高温合金的影响。仿真结果表明,沿不同晶体取向切削工件得到的表面形貌、亚表面缺陷分布、切削力、温度和应力存在较大差异。当晶体取向为[111]时,工件切屑发生倾斜式坍塌,导致切屑高度出现下降。综合分析,[110]晶体取向工件的表面和亚表面质量具有最优的切削效果。 展开更多
关键词 分子动力学 镍基单晶高温合金 纳米切削 晶体取向
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第三代镍基单晶高温合金1000℃氧化行为研究
17
作者 于明涵 王莉 +4 位作者 任玉平 李洪晓 董加胜 张健 楼琅洪 《中国体视学与图像分析》 2023年第1期11-20,共10页
研究了镍基单晶高温合金DD33在1000℃下的等温氧化行为。通过扫描电子显微镜、能谱、X射线衍射仪和电子探针X射线显微分析仪等,对氧化膜的相组成、形貌及结构特点与元素分布进行表征分析,并绘制了氧化动力学曲线。结果表明:DD33在1000... 研究了镍基单晶高温合金DD33在1000℃下的等温氧化行为。通过扫描电子显微镜、能谱、X射线衍射仪和电子探针X射线显微分析仪等,对氧化膜的相组成、形貌及结构特点与元素分布进行表征分析,并绘制了氧化动力学曲线。结果表明:DD33在1000℃下为完全抗氧化级,其氧化动力学遵循幂函数规律。质量增长存在两个阶段,即质量快速增长以及稳态增长阶段。Al元素的选择性氧化对应着质量快速增加阶段,NiO的加厚以及尖晶石层的复杂氧化对应稳态增长阶段。最终的氧化膜分为三层,最外层为NiO,中间层为Cr、Ta、Ni、Co和Al的混合氧化物层,最里层为Al_(2)O_(3)层,在氧化层的下方还有一层贫Al的γ′贫化层。 展开更多
关键词 镍基单晶高温合金 高温氧化 氧化动力学 氧化机理
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原子模拟铼对镍基单晶高温合金低周疲劳的影响
18
作者 丁子峻 申宏飞 吴文平 《力学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第9期1960-1970,共11页
镍基单晶高温合金是制造航空发动机和重型燃气轮机涡轮叶片的关键材料,叶片在服役过程中遭受严重的低周疲劳(LCF).以往的实验研究表明铼(Re)的添加有效提高了高温合金的疲劳力学性能,但对其原因尚没有明确的解释.文章采用分子动力学模... 镍基单晶高温合金是制造航空发动机和重型燃气轮机涡轮叶片的关键材料,叶片在服役过程中遭受严重的低周疲劳(LCF).以往的实验研究表明铼(Re)的添加有效提高了高温合金的疲劳力学性能,但对其原因尚没有明确的解释.文章采用分子动力学模拟研究了Re对镍基单晶高温合金低周疲劳力学性能和微观结构演化的影响,从原子尺度解释了Re对提高镍基单晶高温合金低周疲劳力学性能和寿命的主要原因.结果表明Re的加入有效提高了镍基单晶高温合金的循环应力幅值和抗塑性变形能力,降低了高温合金的塑性应变和塑性应变能密度.在微观结构方面,Re的添加可以降低高温合金的位错密度,导致γ'沉淀相发生更少的塑性变形,降低了高温合金的塑性应变能密度.这主要是因为高温合金循环变形过程中Re原子对位错运动产生的钉扎与拖拽效应,导致位错运动受到更强的阻碍,从而导致含Re高温合金具有更高的循环应力幅值和更少的塑性变形.此外,由于Re对位错运动的钉扎与拖拽效应,提高了含Re高温合金微观结构的稳定性,从而产生更强的抗疲劳性能,提高了合金的疲劳寿命.研究成果有助于从原子尺度进一步理解镍基单晶高温合金中的低周疲劳性能及其Re效应,并为新一代镍基单晶高温合金的开发设计提供理论支撑. 展开更多
关键词 镍基单晶高温合金 低周疲劳 微观结构 铼效应 分子动力学模拟
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物理冶金信息指导机器学习的镍基单晶高温合金蠕变寿命预测
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作者 付佳博 王晨充 +3 位作者 MATEO Carlos Gracia CARABALLO Isaac Toda CABALLERO Francisca Garcia 于皓 《中国材料进展》 CAS CSCD 北大核心 2023年第9期722-731,共10页
蠕变寿命是影响镍基单晶高温合金材料服役寿命和力学性能的关键材料参数。因此,如何准确有效地预测合金的蠕变寿命具有重要现实意义。尽管多年来许多研究学者已经建立起多种蠕变寿命的预测模型,但是由于不同温度应力下的蠕变机制复杂且... 蠕变寿命是影响镍基单晶高温合金材料服役寿命和力学性能的关键材料参数。因此,如何准确有效地预测合金的蠕变寿命具有重要现实意义。尽管多年来许多研究学者已经建立起多种蠕变寿命的预测模型,但是由于不同温度应力下的蠕变机制复杂且蠕变过程涉及长时间的显微组织演化,已有模型尚难以实现有效预测。对此,采用物理冶金原理指导下的数据挖掘结合机器学习这一研究策略,通过文献调研建立起了高温低应力下的镍基单晶合金的高质量蠕变数据集,在物理冶金原理指导下对原始数据进行挖掘,提高了原始数据的内在质量,并基于Pearson系数和随机森林平均精确度降低值分别对原始数据特征进行了相关性分析和重要性评估,表明所建立的数据集符合基本的物理冶金学机制,同时阐明了引入的三维物理冶金信息对于蠕变寿命预测的重要意义。随后,基于机器学习方法在数据挖掘后的数据集上对合金的蠕变寿命进行了预测,并根据平方相关系数(R~2)、平均绝对误差(MAE)和过拟合程度评估了不同的机器学习模型。结果表明,支持向量回归(SVR)模型在本研究中具有较好的泛化能力且不容易过拟合,同时结合了物理冶金信息的机器学习模型拥有更好的预测准确性和泛化能力。最终成功地建立起了高温低应力下镍基单晶高温合金成分、工艺以及引入的物理冶金参数和蠕变寿命之间的关系,能够实现对镍基单晶高温合金蠕变寿命的有效预测,并有望应用于基于合金服役条件的成分工艺的反向设计。 展开更多
关键词 镍基单晶高温合金 机器学习 蠕变寿命 高温低应力
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含空洞镍基单晶高温合金力学性能的分子动力学研究
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作者 董会苁 杨柳 +2 位作者 耿长建 苏孺 刘猛 《材料导报》 CSCD 北大核心 2023年第15期208-215,共8页
镍基单晶高温合金因其优异的性能在航空航天方面应用广泛,但是在制造过程中,不可避免有空洞缺陷的产生,从而影响合金力学性能。通过分子动力学模拟研究温度、应变速率和空洞形状对镍基单晶高温合金拉伸力学性能和位错演化的影响。结果表... 镍基单晶高温合金因其优异的性能在航空航天方面应用广泛,但是在制造过程中,不可避免有空洞缺陷的产生,从而影响合金力学性能。通过分子动力学模拟研究温度、应变速率和空洞形状对镍基单晶高温合金拉伸力学性能和位错演化的影响。结果表明:温度和应变速率影响材料力学性能,温度增加,杨氏模量减小,屈服强度减小,材料强度降低;应变速率增加,材料的杨氏模量不变,屈服强度增大。此外,空洞的存在降低了材料的强度和杨氏模量。不同形状空洞对杨氏模量影响相同,对材料强度的影响不同。菱形空洞模型由于存在锐角,位错更容易聚集,屈服强度更小,在拉伸过程中更容易断裂变形。 展开更多
关键词 镍基单晶高温合金 分子动力学模拟 空洞 力学性能 位错演化
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