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γ'沉淀硬化鎳基高溫合金Waspaloy的應力破斷模型與顯微組織演變
發布人：上海艾荔艾金屬材料有限公司
更新時間：2013-07-22
Waspaloy是一種γ'沉淀硬化鎳基高溫合金，不僅具有良好的強度和韌性，還在1033K（760℃）具有出色的抗拉強度和較長的應力破斷壽命，在1143K（870℃）具有良好的抗氧化性，廣泛應用于航空航天和石油化工設備和各種高溫部件。
應力破斷性能是高溫材料的重要評估參數，為研究材料的應力破斷性能及相關顯微組織演變，科研人員從服役60,000小時的Waspaloy燃氣輪機渦輪盤上取樣，在溫度923K至1088K（650℃至815℃）、應力150至840MPa之間進行多次試驗，對比分析了材料的應力破斷性能、顯微組織演變和斷裂行為。結果表明：
1）該渦輪盤材料仍具有出色的結構穩定性，無性能退化；
2）在923K（650℃）進行應力破斷試驗，可觀察到γ'沉淀和晶界隨應力發生細微變化。在973K（700℃），次生γ'沉淀隨應力破斷壽命變得不穩定，部分生長，部分溶解。當溫度升高到1033K（760℃），初生γ'沉淀的粗化和晶界寬度的增加變得較為明顯。當溫度達到1088K（815℃）時，顯微組織的不穩定性迅速提高，導致斷裂加速；
3）在該應力破斷試驗條件下，共獲得4組不同的斷裂機理。在低溫[≤923K（650℃）]和高應力下，試樣發生穿晶蠕變斷裂。在高應變速率、高溫和高應力下，試樣發生動態斷裂。隨著應力逐漸減小，可觀察到過渡性的穿晶和晶間蠕變斷裂混合發生。當應力較小時，試樣發生晶間蠕變斷裂。晶間蠕變斷裂受低溫條件下的晶界滑移控制，同時由于高溫條件下顯微組織的不穩定性，晶間空隙成核并生長，晶間蠕變斷裂同樣受其控制；
4）繪制出Waspaloy在該應力與溫度范圍內的斷裂機理圖，并建立斷裂模型，將不同應力破斷條件下的斷裂行為與顯微組織演變聯系起來，并通過Larson–Miller參數法估算該材料的長期應力破斷壽命可達105h。
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