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Inconel601圓鋼Inconel601盤圓鎳基高溫合金的理想模型[Al-Ni12]Al1Crγ’0.5Crγ1.5,結(jié)合已經(jīng)實(shí)際應(yīng)用的的第1代鎳基單晶高溫合金DD407(AM3)的成分,設(shè)計(jì)出3組(A組、B組和C組)團(tuán)簇高溫合金:A 組合金成分式為[Al-Ni11Co1](Al1TaxTi0.5-xCr1Mo0.25 W0.25),x=0、0.25 和 0.5,因此以 Ta 和 Ti 的質(zhì)量分?jǐn)?shù)命名,“0Ta-2.65Ti”、“4.82Ta-1.28Ti”和“9.32Ta-0Ti”;B 組合金成分式為[Al-Ni12-yCoy](AllTi0.25Ta0.25Cr1MO0.25W0.25),y=1.5、1.75、2 和 2.5,因此以 Co 的質(zhì)量分?jǐn)?shù)命名,“9.43Co”、“11Co”、“12.57Co”和“15.71Co”。C 組合金成分式為[Al-Ni12-zCoz](Al1Ta0.25Ti0.25Cr1Mo0.25W0.25),z=1.25、2、2.5 和 3,還有[A1-Ni11Co1](Al1Ti0.5Cr1Mo0.25W0.25),命名為“7.86Co”、“12.57Co”、“15.71Co”、“18.85Co”和“0Ta-2.65Ti”。

其中,7.86CO 合金和 12.57Co合金的 1000 ℃/219 MPa持久壽命超過DD407的46h,達(dá)到了第1代單晶合金的平均水平。同時(shí),所有團(tuán)簇高溫合金的初熔溫度在第1代單晶合金中處于較高水平,均超過Nasair 100的初熔溫度(1330 ℃)。A組合金中,Ta元素的增加(Ti元素的降低),合金的負(fù)錯(cuò)配度ε從-0.262%減小到-0.247%,但在900 ℃*時(shí)效的過程中,合金的負(fù)錯(cuò)配度ε能夠保持穩(wěn)定,從而抑制γ’的粗化。同樣,Ta增加(Ti降低),A組合金的1050 ℃/120 MPa持久壽命呈現(xiàn)升高趨勢(shì)。對(duì)于B組合金,Co元素的加入并不增加合金在900 ℃C*時(shí)效過程中γ’的粗化速率。因此B組合金在900 ℃C*時(shí)效的過程中,粗化速率與第3代鎳基單晶高溫合金處于同一數(shù)量級(jí)(10-5μMm3/h)。此外,Co元素的加入減弱了原子間交互作用(混合焓和鍵焓),同時(shí)也降低了合金的1050 ℃/120 MPa持久壽命。在1050 ℃/120 MPa持久過程中,A組合金和B組合金的γ’均呈現(xiàn)N型筏化。對(duì)于C組合金,持久壽命同樣可以用鍵焓表征。此外,在1100℃/137MPa持久實(shí)驗(yàn)和1000℃/219MPa持久實(shí)驗(yàn)中,C組合金的γ’呈現(xiàn)N型筏化。但在760 ℃/780 MPa持久實(shí)驗(yàn)中,C組合金的γ’沒有出現(xiàn)筏化。同時(shí),C組合金的7.86Co合金和12.57Co合金的1000 ℃/219 MPa持久壽命優(yōu)于DD407。承溫能力與平均鍵焓存在明顯的對(duì)應(yīng)關(guān)系,TC(K)=-4071.852XIave-1867.180,其中Iave為平均鍵焓(eV/bond),可以利用平均鍵焓對(duì)承溫能力進(jìn)行預(yù)測(cè)。成分式設(shè)計(jì)方法的確能夠有效指導(dǎo)高溫合金的研發(fā)。

2.因科洛伊合金： Incoloy800.Incoloy800H.Incoloy825,  Incoloy 925, Incoloy901, Incoloy A-286, Incoloy 25-6Mo.  
3英科耐爾: Inconel600,Inconel601,Inconel625，InInconel718, Inconel 617, Inconel 622, Inconel 671, Inconel 672, Inconel 686, Inconel 690, Inconel 706, Inconel 725, Inconel 718SPF，Inconel X-750,                                    
4 .哈  氏  合  金：Hastelloy C-276, HastelloyB-2, Hastelloy B,Hastelloy B-3, Hastelloy C, Hastelloy C-4, Hastelloy C-22, Hastelloy G-30, Hastelloy G-35, Hastelloy N, Hastelloy S, Hastelloy W, Hastelloy X.  
5.高 溫 合 金；GH3030，GH3039, GH1015, GH1016, GH1035, GH1040, GH1131, GH1140, GH2018, GH2036，GH2038, GH2130, GH2132, GH2135, GH2136,GH2302，GH3044, GH3128, GH4033, GH4037, GH4043, GH4049, GH4133, GH4169，GH605. 

工程材料廣泛應(yīng)用于建筑工程、航空航天、交通運(yùn)輸、機(jī)械制造、能源化工等領(lǐng)域,均涉及到材料在高溫與超高溫(HT&UHT)環(huán)境下的服役,彈性模量是重要的力學(xué)性能參數(shù)之一,準(zhǔn)確地測(cè)試評(píng)價(jià)工程材料的HT&UHT彈性模量對(duì)高溫材料的研制、高溫構(gòu)件的經(jīng)濟(jì)合理設(shè)計(jì)與安全服役至關(guān)重要。然而,在材料HT&UHT彈性模量測(cè)試技術(shù)研究領(lǐng)域,仍存在一些亟待解決的問題,例如:尚未建立塊體材料、厚壁管材與涂層材料HT&UHT彈性模量的測(cè)試評(píng)價(jià)技術(shù)。本文基于相對(duì)法技術(shù)和材料力學(xué)理論,針對(duì)以上三種材料制品形式,提出了HT&UHT彈性模量測(cè)試方法,并基于此研究了一些典型工程材料彈性模量—溫度的演變規(guī)律及其變化機(jī)制。首先,本文利用相對(duì)法技術(shù)實(shí)現(xiàn)了塊體材料HT&UHT變形的準(zhǔn)確測(cè)量,繼而實(shí)現(xiàn)了塊體材料HT&UHT模量的測(cè)試評(píng)價(jià)。i)結(jié)合三點(diǎn)彎曲試驗(yàn)與四點(diǎn)彎曲試驗(yàn),提出了相對(duì)三點(diǎn)彎曲法與相對(duì)四點(diǎn)彎曲法(統(tǒng)稱為撓度修正法),即將去除下支承輥的梁試樣作為參比試樣,利用參比試樣的橫梁位移增量扣除試驗(yàn)機(jī)的系統(tǒng)誤差,然后通過彎曲試樣與參比試樣的橫梁位移間接測(cè)得梁試樣的真實(shí)撓度變形,代入所推導(dǎo)的計(jì)算公式可得梁試樣的HT&UHT彈性模量。氧化鋁陶瓷室溫~1300°C彈性模量測(cè)試結(jié)果表明,脈沖激勵(lì)技術(shù)(IET)與撓度修正法測(cè)得的彈性模量—溫度變化曲線基本*;且IET測(cè)試結(jié)果較撓度修正法測(cè)試結(jié)果略大(符合文獻(xiàn)報(bào)道),由此證明了撓度修正法的正確性與可靠性。
利用相對(duì)三點(diǎn)彎曲法對(duì)C/C復(fù)合材料室溫~1700°C彈性模量的演變規(guī)律進(jìn)行了研究,表明了相對(duì)三點(diǎn)彎曲法的易行性與有效性。ii)結(jié)合壓縮試驗(yàn),提出了相對(duì)壓縮法,通過高溫壓縮試驗(yàn)與高溫參比試驗(yàn)的橫梁位移增量間接測(cè)得塊體試樣的高溫壓縮變形,繼而可得其高溫壓縮模量。室溫下利用電感量?jī)x測(cè)得的多孔剛玉—莫來石質(zhì)耐火材料壓縮模量與相對(duì)壓縮法的測(cè)試結(jié)果相近,二者僅相差2.57%,由此證明了相對(duì)壓縮法的正確性與可靠性。繼而利用了相對(duì)壓縮法測(cè)得了多孔剛玉—莫來石質(zhì)耐火材料室溫~1300°C壓縮模量。其次,針對(duì)厚壁管材HT&UHT彈性模量的測(cè)試技術(shù)難題,本文將徑向力與切向力對(duì)管材試樣變形能的影響考慮在內(nèi),基于曲桿分析法,提出了適用范圍更廣的廣義缺口環(huán)法與廣義閉口環(huán)法。分別利用三點(diǎn)彎曲法、缺口環(huán)法與廣義缺口環(huán)法、閉口環(huán)法與廣義閉口環(huán)法測(cè)得了同一批次石英玻璃梁試樣與管材試樣的彈性模量與彎曲強(qiáng)度,測(cè)試結(jié)果表明:i)對(duì)于缺口環(huán)壓縮試驗(yàn),測(cè)試彈性模量時(shí),在r/R>0.55(r為內(nèi)半徑,R為外半徑)的范圍內(nèi),缺口環(huán)法與廣義缺口環(huán)法測(cè)得的模量值相近;而當(dāng)r/R≤0.55,須利用廣義缺口環(huán)法的測(cè)試環(huán)試樣的彈性模量;測(cè)試彎曲強(qiáng)度時(shí),當(dāng)r/R≤0.75,廣義缺口環(huán)法測(cè)得的彎曲強(qiáng)度更加準(zhǔn)確(與三點(diǎn)彎曲法測(cè)試結(jié)果更相近)。ii)閉口環(huán)壓縮試驗(yàn)測(cè)試彈性模量時(shí),當(dāng)r/R≤0.75,廣義閉口環(huán)法的模量測(cè)試值更準(zhǔn)確;測(cè)試彎曲強(qiáng)度時(shí),當(dāng)r/R≤0.70,廣義閉口環(huán)法測(cè)試結(jié)果更準(zhǔn)確。

Inconel601圓鋼Inconel601盤圓

利用廣義缺口環(huán)法、廣義閉口環(huán)法、三點(diǎn)彎曲法分別測(cè)得了水泥砂漿梁試樣與管材試樣室溫彈性模量與彎曲強(qiáng)度,試驗(yàn)結(jié)果表明三者測(cè)試結(jié)果相近,由此證明了廣義缺口環(huán)法與廣義閉口環(huán)法測(cè)試管材試樣力學(xué)性能的準(zhǔn)確性與可靠性。進(jìn)一步結(jié)合了相對(duì)法技術(shù),提出廣義缺口環(huán)相對(duì)法與廣義閉口環(huán)相對(duì)法,實(shí)現(xiàn)了管材HT&UHT彈性模量測(cè)量。試驗(yàn)測(cè)得了水泥砂漿環(huán)試樣-70~800°C彈性模量、石英玻璃室溫~1200°C彈性模量與石墨環(huán)試樣室溫~2100°C彈性模量,測(cè)試結(jié)果表明了廣義缺口環(huán)相對(duì)法、廣義閉口環(huán)相對(duì)法測(cè)試管材HT&UHT彈性模量的正確性與良好的可操作性。后,提出了分別適用于梁試樣表面(單面、雙面)涂層與管材表面(外側(cè)、內(nèi)側(cè)、兩側(cè))涂層HT&UHT彈性模量測(cè)試評(píng)價(jià)的三點(diǎn)彎二次相對(duì)法與缺口環(huán)二次相對(duì)法。分別利用三點(diǎn)彎二次相對(duì)法與缺口環(huán)二次相對(duì)法測(cè)得了石墨基體梁/環(huán)試樣表面化學(xué)氣相沉積碳化硅(CVD-SiC)涂層室溫~2100°C彈性模量,二種測(cè)試方法測(cè)得的CVD-SiC涂層模量值相近,二者互相證明了二次相對(duì)法測(cè)試涂層HT&UHT彈性模量的正確性與有效性。
室溫下利用電感量?jī)x與二次相對(duì)法測(cè)得的涂層彈性模量相近,由此也證明了二次相對(duì)法的正確性與可靠性。本文提出的二次相對(duì)法原位(涂層粘結(jié)于基體)測(cè)得的涂層模量是涂層真實(shí)、整體的彈性模量,是根據(jù)材料的宏觀力學(xué)響應(yīng)參數(shù)測(cè)得的,不同于壓痕法測(cè)得的局部模量和剝離后涂層的彈性模量;且測(cè)試精度取決于試驗(yàn)機(jī)橫梁位移,不受測(cè)試環(huán)境溫度的限制,可應(yīng)用于HT&UHT環(huán)境條件下。試驗(yàn)測(cè)得了8YSZ熱障涂層室溫~800°C彈性模量、CVD-SiC涂層室溫~2100°C彈性模量,并對(duì)其模量—溫度演化規(guī)律及變化機(jī)制進(jìn)行了研究分析。此外,針對(duì)管材三種涂層結(jié)構(gòu)形式,提出了管材涂層彎曲強(qiáng)度的測(cè)試方法,即缺口環(huán)法測(cè)試外側(cè)涂層彎曲強(qiáng)度;閉口環(huán)法測(cè)試內(nèi)側(cè)涂層彎曲強(qiáng)度;缺口環(huán)法/閉口環(huán)法測(cè)試兩側(cè)涂層彎曲強(qiáng)度。利用三點(diǎn)彎曲法結(jié)合相對(duì)法技術(shù)對(duì)石墨基體梁試樣表面CVD-SiC涂層的彎曲強(qiáng)度進(jìn)行測(cè)試,同時(shí)利用本研究所提出的方法測(cè)得了石墨基體環(huán)試樣表面同種CVD-SiC涂層的彎曲強(qiáng)度。試驗(yàn)測(cè)得的管材涂層彎曲強(qiáng)度與梁試樣表面涂層彎曲強(qiáng)度基本相近,由此即可證明管材涂層彎曲強(qiáng)度測(cè)試方法的正確性與可靠性。