【摘 要】
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Ni-Al-Cr合金在时效过程中,富Al的γ′-Ni3(Al,Cr)相从γ基体中析出,γ′相的形貌及分布与合金中Al和Cr元素的含量、时效温度和外力状态有关,合金的成分、时效温度和应力状态均会引起合金性能变化。因此,研究Ni-x Al-(20-x)Cr(at.%)合金成分、温度、外应力以及元素互扩散对微观组织和动力学行为的影响,对Ni-Al-Cr为基础成分的镍基高温合金的设计和性能预测有重要参考意
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Ni-Al-Cr合金在时效过程中,富Al的γ′-Ni3(Al,Cr)相从γ基体中析出,γ′相的形貌及分布与合金中Al和Cr元素的含量、时效温度和外力状态有关,合金的成分、时效温度和应力状态均会引起合金性能变化。因此,研究Ni-x Al-(20-x)Cr(at.%)合金成分、温度、外应力以及元素互扩散对微观组织和动力学行为的影响,对Ni-Al-Cr为基础成分的镍基高温合金的设计和性能预测有重要参考意义。本文基于Ginzburg-Landau方程、Cahn-Hilliard及Khachaturyan弹性理论建立相场模型,通过研究连续成分变化的Ni-x Al-(20-x)Cr(at.%)(x=7.5-13.7)合金γ和γ′相微观组织演化动力学,发现随着Al含量升高,γ′相从分散的近圆形颗粒转变为相互连接的组织,形成分离的γ相颗粒。Ni-9 Al-11 Cr(at.%)合金γ′相的粗化速率最低,此合金中γ′相颗粒随着时效进行,向方形转变且沿弹性软方向分布。研究了时效温度对Ni-9 Al-11 Cr(at.%)合金γ′相和Ni-13.5 Al-6.5 Cr(at.%)合金γ相演化动力学的影响。随着温度升高,Ni-9 Al-11 Cr(at.%)合金中γ′相的粗化速率增加,而Ni-13.5 Al-6.5 Cr(at.%)合金γ相的粗化速率降低。温度梯度下扩散层界面与成分演化的研究表明:温度梯度促进Ni-10 Al-15 Cr/Ni-10Al-10 Cr(at.%)和Ni-12 Al-8.5 Cr/Ni-10 Al-8.5 Cr(at.%)合金扩散层中元素的互扩散,Al元素从低温区通过界面向高温区扩散,而Cr元素从高温区向低温区扩散。扩散层界面两侧形成单相区,且界面位置不随时间变化,界面两侧Al元素的化学势差使其发生上坡扩散。外应力对Ni-9 Al-11 Cr(at.%)合金γ′相的动力学影响的研究表明,外应力促进γ′相的粗化,且γ′相的粒径分布的宽度逐渐增加,峰值下降并向左移动。
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