鎳基高溫合金GH536中溫低塑性非平衡偏聚機(jī)理的理論和實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、中溫低塑性現(xiàn)象存在于大部分金屬與合金中，其斷裂往往沿晶界發(fā)生，并有雜質(zhì)偏聚到晶界上。晶界上雜質(zhì)的偏聚是引起材料沿晶斷裂的重要因?yàn)椋虼?，本論文將根?jù)溶質(zhì)非平衡偏聚的熱力學(xué)、臨界時(shí)間和恒溫動(dòng)力學(xué)特征，給出金屬與合金中溫低塑性的非平衡偏聚機(jī)理。實(shí)驗(yàn)研究GH536中溫低塑性的發(fā)生機(jī)理，證實(shí)上述中溫低塑性的非平衡偏聚機(jī)理。為此，本論文開(kāi)展了以下三個(gè)方面的工作：
　　 第一，提出了溶質(zhì)非平衡偏聚恒溫動(dòng)力學(xué)圖示
　　 根據(jù)溶質(zhì)非平衡

2、偏聚熱力學(xué)、臨界時(shí)間以及動(dòng)力學(xué)關(guān)系式，對(duì)經(jīng)相同高溫固溶處理，快冷后在不同低溫時(shí)效相同時(shí)間的合金，進(jìn)行溶質(zhì)非平衡偏聚恒溫動(dòng)力學(xué)計(jì)算與圖示，得到如下特征：經(jīng)相同高溫固溶，快冷后分別在不同低溫恒溫時(shí)效相同時(shí)間，必定在某一時(shí)效溫度，存在溶質(zhì)偏聚濃度的峰值，溶質(zhì)在該時(shí)效溫度對(duì)應(yīng)的臨界時(shí)間，必定最接近或者等于該時(shí)效時(shí)間。
　　 第二，給出了金屬與合金中溫低塑性的非平衡偏聚機(jī)理
　　 由于金屬材料高溫拉伸試驗(yàn)經(jīng)歷的熱循環(huán)與溶質(zhì)非平衡偏

3、聚恒溫動(dòng)力學(xué)圖示所描述的上述熱循環(huán)相同，本文提出如下中溫低塑性的非平衡偏聚機(jī)理：經(jīng)高溫固溶后快冷，在不同拉伸試驗(yàn)溫度恒溫相同時(shí)間的試樣，必然在某一拉伸溫度存在雜質(zhì)非平衡偏聚濃度峰值和塑性極小值現(xiàn)象，雜質(zhì)在該溫度非平衡偏聚的臨界時(shí)間，接近或者等于該恒溫時(shí)間。當(dāng)拉伸溫度低于塑性極小值發(fā)生溫度時(shí)，隨著拉伸溫度的降低，雜質(zhì)偏聚的臨界時(shí)間越來(lái)越長(zhǎng)于該恒溫時(shí)間，雜質(zhì)非平衡偏聚濃度將減小，導(dǎo)致材料塑性升高；當(dāng)拉伸溫度高于塑性極小值發(fā)生溫度時(shí)，隨拉伸溫

4、度的升高，雜質(zhì)偏聚的臨界時(shí)間越來(lái)越短于該恒溫時(shí)間，引起雜質(zhì)非平衡偏聚濃度減小，同樣導(dǎo)致材料塑性升高。
　　 第三，以GH536為研究實(shí)例首次實(shí)驗(yàn)證實(shí)了中溫低塑性的非平衡偏聚機(jī)理
　　 本研究對(duì)工業(yè)用GH536(Hastelloy X)鎳基高溫合金1180℃固溶后水淬，在200至1000℃溫度恒溫20分鐘，然后分別進(jìn)行高溫拉伸和俄歇能譜(AES)的晶界成分測(cè)量。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，中溫塑性極小值和晶界S偏聚濃度峰值均發(fā)生在500℃附