NiCrW高温合金Ni2(Cr,W)超点阵结构相变机制与热稳定性研究

基本信息
批准号:51171150
项目类别:面上项目
资助金额:60.00
负责人:胡锐
学科分类:
依托单位:西北工业大学
批准年份:2011
结题年份:2015
起止时间:2012-01-01 - 2015-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:常辉,张铁邦,刘懿文,刘杰,蒋力,王鹏飞,郑媛
关键词:
蠕变高温合金相结构超点阵固态相变
结项摘要

Ni2(Cr,W)超点阵结构相在固溶及碳化物强化型NiCrW系高温合金中,对高温力学及蠕变性能存在显著的影响。直到目前为止,人们对W、Mo等元素及与Cr的比例对其晶体结构的影响,以及此超点阵相的相变机制尚不清楚。本项目将结合CALPHAD方法和第一性原理等计算学方法探讨Cr、W、Mo、Ta等对Ni2(Cr,W)超点阵结构转变能、点阵结构性质的作用,采用动态原位电阻法、膨胀法、DSC等手段,测定不同元素及成分条件下Ni2(Cr,W)超点阵的反应焓变、固溶温度等热力学参数,通过预变形和长程时效研究超点阵结构的形成动力学;采用常用表征手段研究其在长程时效过程中的稳定性问题;通过EBSD等手段对超点阵结构诱发孪生变形的强韧机制进行深入研究,建立超点阵结构的尺寸和分布与力学性能参数之间的关系模型。阐明NiCrW系高温合金中的Ni2(Cr,W)超点阵结构形成规律及强韧化机制,为调控合金性能提供新途径。

项目摘要

采用第一性原理系统研究了Ni2Cr1-xMx(M = Nb, Mo, Ta, W)超点阵体系和Ni2Cr1-2xWxMx(M = Fe, Nb, Mo, Hf, Ta)超点阵体系的形成能、结合能、弹性常数等,分析了电子结构和态密度。结果表明,上述合金化元素都能在不同程度上提高Ni2Cr1-xMx和Ni2Cr1-2xWxMx超点阵相基态下的稳定性。当Cr原子的取代量较小时,Ni2Cr1-xMx超点阵相的化学键类型主要是以共价键占主导,当合金化元素的掺杂量超过一定比例(x≥0.25)时,化学键的类型以金属键占主导。.在Ni-20Cr-18W高温合金中添加微量的Mo会显著影响Pt2Mo型超点阵相的析出动力学,当Mo的质量分数小于2.5%时,随着Mo含量的升高,超点阵相的析出动力学逐渐加快,但是当Mo的质量分数高于3%时,Pt2Mo型超点阵相的析出受到抑制。不同W/Cr比在550~800℃对超点阵相的析出动力学影响都不明显,时效140h,依然没有析出Pt2Mo型超点阵相,这和Ni-Cr-Mo合金完全不同,但是当W的质量分数大于30%时,700 ℃时效48h,基体中析出了大量的D1a型超点阵相。.Ni-20Cr-18W高温合金固溶状态下存在SRO结构,550 ℃短时时效后,合金机体内析出细小弥散的Pt2Mo型超点阵相,并且在时效两个小时后,衍射花样上出现了强度从SRO到LRO的过度,说明Pt2Mo型LRO的析出机制为连续有序花化转变。700 °C下短时时效后,合金基体内析出细小的DO22型超点阵相,其成分与基体成分相近,通过对700 ℃时效不同时间的固溶态合金进行硬度测量,结果表明DO22型超点阵相析出机制也属于连续有序化转变。并且,由于其弥散分布在合金基体中,随着时效时间的延长,合金显微硬度明显提高,最终在40 h达到一个稳定状态。.Ni-20Cr-18W高温合金存在两种类型的超点阵结构,分别为DO22型和Pt2Mo型,并且存在临界温度Tc(550 °C<Tc<600 °C),DO22型析出温度Tc为700 °C,Pt2Mo型析出温度为500 °C为Tc.在各自温度区间均较为稳定并能逐渐长大,两种超点阵相在析出过程中均存在变体选择,有6种不同的变体,Pt2Mo型超点阵相每种变体析出为等概率,而DO22超点阵相的6种变体析出概率不同。同时确定了不同超点阵相的析出温度范围。.探

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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