电场处理对镍基高温合金组织演化、变形行为和耐腐蚀性能影响

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1、分类号UDC密级1934982学位论文电场处理对镍基高温合金组织演化、变形行为与耐腐蚀性能的影响作者姓名：刘杨指导教师：王磊教授‘，东北大学材料与冶金学院材料研究所申请学位级别：博士学科类别：512学学科专业名称：材料学论文提交日期：2008年5月20日论文答辩日期：2008年7月6日学位授予日期：2008年8月答辩委员会主席：胡壮麒院士评阅人：东北大学2008年5月．≯，J‘ofi—ltI，l}：{ADissertationinMaterialsScienceEffectsofElectric．fieldTreatmentonthe／㈣Micros

2、tructureEvolution，DeformationBehaviorandCorrosionPropertiesofNickel·-baseSuperalloysbyLIUYangSupervisor：ProfessorWANGLeiNortheasternUniversityMay2008罗rrl·ILlIJ】l{_l≮j独创性声明本人声明所呈交的学位论文是在导师的指导下完成的。论文中取得的研究成果除加以标注和致谢的地方外，不包含其他人己经发表或撰写过的研究成果，也不包括本人为获得其他学位而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡

3、献均己在论文中作了明确的说明并表示谢意。学位做储躲茄f枷El期：铆毋．’7．1o学位论文版权使用授权书本学位论文作者和指导教师完全了解东北大学有关保留、使用学位论文的规定：即学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人同意东北大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索、交流。作者和导师同意网上交流的时间为作者获得学位后：ry半年13一年口一年半口7学位论文作者虢制签字日期：硼目．7·}两年’∥妒翩躲虢，D签字日期：_=弘娥，7，．r1cI※本论文受东北大学博士学位论文基金及东北大学材料与冶金学院青

4、年教师基金资助、'■·j◆

5、+j'’tL，、^’’lo北大学博士学位论文摘要电场处理对镍基高温合金组织演化、变形行为与耐腐蚀性能的影响摘要高温合金是标志国家科技发展水平及国防能力的重要金属材料，一直都是世界各国材料领域研究的关键。但随着对性能要求的不断提高，合金化程度也随之增加，出现了诸如加工塑性差、长期时效后韧塑性下降、表面稳定性降低等诸多制约其发展与应用的瓶颈性问题。近年来，由材料科学及电磁学交叉而形成材料电磁学。电磁场处理以其具有能量密度高、可精确控制等诸多优点受到世人关注。电场作为除常用的温度场、应力场外的重要能量场，对材料具有强烈的作用，而

6、且当与温度场、应力场协调应用时能够产生单纯温度场、应力场无法达到的耦合作用。本文以我国航空航天领域正在应用的镍基变形高温合金(GH4199、GH4586及GH3625合金)为对象，研究了静电场及脉冲电流下合金的组织演化、电场处理对镍基变形高温合金变形及腐蚀行为的作用机理。材料各种性质主要取决于材料中的微观结构和缺陷(包括空位、位错、亚晶界及晶界等)等因素，通过改变这些微观结构和缺陷，可实现控制材料组织、改善其性能之目的。本文通过研究静电场下镍基变形高温合金(GH4199、GH4586)的显微组织演化规律及处理后拉伸变形行为，揭示静电场处理影响镍基变形

7、高温合金组织及拉伸变形行为的机理。结果表明，长期时效镍基变形高温合金在高温静电场热处理过程中，实际静电场、电流场及温度场共存，静电场强度的增加是促进元素扩散的主要因素，随静电场强度的提高，合金中的碳化物和TCP相的数量和尺寸增加。适当静电场强度及温度条件下，镍基变形高温合金中孪晶数量随处理时间的延长而增加。低应变速率变形中，静电场热处理镍基变形高温合金中出现的大量退火孪晶界面能够改变位错滑移方向，并使裂纹穿过孪晶界扩展时发生方向偏转。由此，使得合金变形过程中塑性变形功增加，推迟断裂时间，进而提高合金塑性。增加应变速率，晶内开动的滑移系数量增加，塑性变

8、形能力随之提高；但合金晶界处的连续分布的碳化物对晶界的弱化作用逐渐显露，晶界与晶内塑性变形能力差异增大，晶界成为断裂的主要途径，导致合金塑性降低。在要求高温合金具有一定高温强度、高温塑性的同时，抗氧化性能、抗热腐蚀性能、东北大学博士学位论文摘要抗辐射性能以及在特定环境下的耐腐蚀性能等对于合金的使用安全亦尤为重要。本文通过对优化参数下静电场热处理后GH4199合金组织及耐腐蚀性能等的分析，总结了静电场热处理对合金耐腐蚀性能的影响规律及机理。结果表明，静电场热处理过程中合金晶内退火孪晶的萌生、长大，使得原始大角度晶界与退火孪晶相交处各元素原子重新排列，改

9、善原始大角度晶界处Cr、Mo等合金元素在晶界附近的贫化。该种低能界面隔断了原始大角度晶界、阻碍腐蚀沟推进，从