不同取向镍基单晶高温合金的残余应力测试与分析

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1、万方数据公卷昙／J7℃’UDC作者姓名：指导教师：申请学位级别：学科专业名称：论文提交日期：学位授予日期：评阅人：密级学位论文不同取向镍基单晶高温合金的残余应力测试与分析毛桂江王刚副教授东北大学材料与冶金学院硕士学科类别：工学材料学2014年6月论文答辩日期：2014年6月25日2014年7月答辩委员会席：王磊教授王继杰教授刘刚教授东北大学2014年6月万方数据AThesisinMaterialsSciencelIMIlllIllMJillIlllllUgIlll[IIIlJO12373TestandAnalysisofResidualStressonNicke

2、lBasedSingleCrystalSuperalloyinDifferentOrientationsByMaoGuiJiangSupervisor：ProfessorWangGangNortheasternUniversityJune2014万方数据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献均己在论文中作了明确的说明并表示谢意。学位论文作者签名：毛桎江日期：2p心、7、l学位

3、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：半年口一年口一年半口两年口学位论文作者签名：移往江签字日期：2014-、7、l导师签名：签字日期：王同OP．014、7．7万方数据东北大学硕士学位论文摘要不同取向镍基单晶高温合金的残余应力测试与分析摘要在镍基单晶高温合金叶片的生产和服役过程中，存在大量因素引入残余应力，其与外

4、载应力叠加作用将对材料的组织与性能产生重要影响。目前，对单晶高温合金中残余应力大部分都是通过有限元数值模拟和汇聚束电子衍射进行研究，而在多晶材料中被广泛应用的X射线衍射(XRD)幂D中子衍射方法却未被广泛应用。本文主要通过XRD对具有不同取向的镍基单晶高温合金中的残余应力进行测试和研究。首先，根据晶体晶面衍射原理，利用X射线衍射仪上测试样得[001】的方位角为(qJo，瓯)，根据(qJo，①o)调整试样位置，确定所需要晶面。然后，将不同取向的三组(1≠}，2撑，3撑)镍基单晶高温合金在220MPaJl000。C条件下拉伸蠕变，通过SEM观察拉伸蠕变变形后样品的微

5、观组织形貌，可以看到Y’相定向粗化而形成的扁平状的筏化组织。由于三个样品分别偏离[001]方向0。，100，180，所以筏化组织生长的方向也有区别，1≠}样品丫．相筏化组织垂直于应力加载方向，2撑样品和3群样品的丫。相筏化组织分别与垂直于应力加载方向成约10。和180。筏化组织形成于蠕变变形稳态发展阶段的早期，扁平状的V相筏化组织有效地提高了镍基单晶的高温合金抵抗高温变形的能力。筏化组织不是很稳定的，当蠕变进行到后期，合金内部残余应力不断积累，导致合金迅速断裂，规则的扁平状筏化组织被严重破坏。根据XRD分析可知：从蠕变开始到样品断裂过程中，三个不同取向样品的宏观

6、主应力总体变化趋势是由蠕变开始的拉应力到样品断裂时的压应力。拉伸到断裂时1拌样品和2撑样品压应力61·相近，3#样品压应力较小。这一结果与本实验样品断裂寿命长短正好吻合，1#94品和2jfj}样品寿命较短，分别为35．33h年136．52h，其残余压应力也较大；3≠}样品残余压应力较小，寿命也最长，为39．37h。一般情况下，镍基单晶高温合金的<001>方向具有最好的综合性能，偏离<001>方向越远，综合性能越差。而本实验结果正好与其相反，究其原因，可能是由于单晶制备成份和热处理工艺影响了材料的性能，同时XRD应力分析表明，蠕变断裂时，3群样品的万方数据东北大学

7、硕士学位论文摘要022仍为拉应力状态，而1捍样品和2瓣羊品的眈2已转变为压应力状态，这也可能三个样品蠕变寿命差异的原因。关键词：镍基单晶高温合金，．残余应力，x射线衍射，蠕变，筏化II万方数据东北大学硕士学位论文AbstractTestandAnalysisofResidualStressonNickelBasedSingleCrystalSuperalloyinDifferent0rientationsAbstractThereareman)'possibilitiestoinduceresidualstressinNi—basesinglecrystalsu

8、peralloyduri