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晶体取向对激光立体成形GH4169合金电子束焊接头组织和拉伸变形的影响

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热加工工艺 2022年第7期51卷 19-25,30页

作者：李春雨刘奋成陈悦刘丰刚黄春平宋梦华南昌航空大学轻合金加工科学与技术国防重点学科实验室江西南昌330063 首都航天机械有限公司北京100076 西安航空学院材料工程学院陕西西安710077

对具有各向异性组织的激光立体成形GH4169合金进行电子束焊接实验,分析了两侧母材晶体取向差对焊接接头组织和拉伸变形行为的影响。结果表明,0°取向差焊接试样焊缝中枝晶主要沿着垂直于熔合线的方向相向生长,而45°取向差电子束焊缝金... 详细信息

对具有各向异性组织的激光立体成形GH4169合金进行电子束焊接实验,分析了两侧母材晶体取向差对焊接接头组织和拉伸变形行为的影响。结果表明,0°取向差焊接试样焊缝中枝晶主要沿着垂直于熔合线的方向相向生长,而45°取向差电子束焊缝金属受两侧母材取向和散热方向影响呈不对称分布,90°取向差电子束焊缝金属两侧取向不同,且晶粒尺寸差异较大。拉伸测试结果显示取向差的增大导致焊缝强度和塑性的降低。KAM分析表明,相比于其他焊缝,90°取向差焊缝无变形结构含量最多,塑性较差,且焊缝中心处施密特因子较大,最易于启动滑移,所以强度较低。

关键词： GH4169合金电子束焊接晶体取向拉伸变形

晶体取向对Ni3Al基单晶高温合金组织和力学性能的影响

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晶体取向对Ni3Al基单晶高温合金组织和力学性能的影响

作者：王锐琛沈阳工业大学

学位级别：硕士

近年来,NiAl基单晶高温合金是一种新型的成本低,高温性能优异的航空发动机涡轮叶片材料。NiAl基单晶高温合金涡轮叶片在长期使用过程中受到高温和复杂应力的影响,晶体取向的偏差会对合金寿命产生极大的影响,因此有必要研究晶体取向对合... 详细信息

近年来,NiAl基单晶高温合金是一种新型的成本低,高温性能优异的航空发动机涡轮叶片材料。NiAl基单晶高温合金涡轮叶片在长期使用过程中受到高温和复杂应力的影响,晶体取向的偏差会对合金寿命产生极大的影响,因此有必要研究晶体取向对合金微观组织和力学性能的影响。本文通过对两种取向([001]和[111])合金进行铸态、热处理态组织形貌观察,对两种取向合金的拉伸性能和持久性能进行测试,探究晶体取向对合金组织形貌和对力学性能的影响规律和相关机理。研究结果表明:[001]取向的NiAl基单晶高温合金铸态组织呈典型的十字花样,不同形态的共晶组织分布在枝晶间区域;[111]取向合金的铸态组织呈现六角形形貌,枝晶间也存在大块共晶。两种取向合金经过完全热处理后,共晶组织消除,γ’相均匀分布。在单晶棒横截面内,[001]取向合金γ’相为立方形,[111]取向合金γ’相为三角形或六角形。[001]取向合金和[111]取向合金存在屈服强度随温度升高而升高的反常屈服现象。[001]取向试样在600℃以下表现出明显的加工硬化,合金的反常屈服行为出现在600℃。[111]取向试样都表现明显的加工硬化现象,合金的反常屈服现象出现在400℃,两种取向合金都表现为韧性断裂。在持久试验条件下,[111]取向合金在高温低应力条件下具有较高的持久寿命可达到二代镍基单晶高温合金的水平,是[001]取向合金寿命的几十倍。在980℃和1040℃持久试验条件下,[111]取向合金的持久寿命对温度和应力的变化较为敏感,随着温度或应力的升高合金的持久寿命下降。在持久试验后期γ′相发生拓扑反转包围γ基体,形成的拓扑反转组织具有较好稳定性,有利于提高合金的持久寿命。完整的位错网络和较低的临界分切应力使得[111]取向合金具有更高的持久寿命。

关键词：晶体取向铸态组织热处理态组织拉伸性能持久性能

金相分析法标定铸态镍基单晶高温合金晶体取向

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钢铁研究学报 2022年第11期34卷 1250-1255页

作者：李倩陈昊刘志欣霍利瑞杨振宇北京航空材料研究院先进高温结构材料重点实验室北京100095 空装驻北京地区第六军事代表室北京101300

精确标定晶体取向对镍基单晶高温合金的制备与应用具有重要意义,研究了金相观察结合定向切割的金相分析法标定铸态镍基单晶高温合金晶体学方向的原理及标定误差。结果表明,采用3次金相观察结合定向切割可以精确标定任意形状的铸态镍基... 详细信息

精确标定晶体取向对镍基单晶高温合金的制备与应用具有重要意义,研究了金相观察结合定向切割的金相分析法标定铸态镍基单晶高温合金晶体学方向的原理及标定误差。结果表明,采用3次金相观察结合定向切割可以精确标定任意形状的铸态镍基单晶高温合金试样的晶体学方向。EBSD测定和显微组织分析验证了金相分析法标定单晶取向偏差在2°以内,并分析了引起标定误差的主要原因。

关键词：铸态镍基单晶高温合金晶体取向金相定向切割取向偏差

晶体取向对镍基单晶高温合金纳米压痕行为的影响

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稀有金属材料与工程 2020年第6期49卷 1854-1859页

作者：闫五柱李有亮温志勋邹绍华段祖航西北工业大学力学与土木建筑学院工程力学系陕西西安710129 西北工业大学陕西西安710129

为了研究晶体取向对镍基单晶高温合金纳米压痕行为的影响,采用带原子力显微镜的Berkovich压头对[001],[011]和[111]取向的镍基单晶高温合金开展了纳米压痕试验。试验结果显示:晶体取向对压痕载荷-深度曲线、硬度和弹性模量有显著影响。... 详细信息

为了研究晶体取向对镍基单晶高温合金纳米压痕行为的影响,采用带原子力显微镜的Berkovich压头对[001],[011]和[111]取向的镍基单晶高温合金开展了纳米压痕试验。试验结果显示:晶体取向对压痕载荷-深度曲线、硬度和弹性模量有显著影响。晶体取向会影响γ′强化相的形状和体积分数,进而会影响其力学性能。采用晶体塑性理论对3种典型晶体取向下的纳米压痕响应和分解切应力分布开展有限元模拟,模拟结果与试验结果符合得较好。

关键词：纳米压痕单晶高温合金晶体取向晶体塑性理论

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晶体取向对铝单晶热变形行为的影响机理研究

晶体取向对铝单晶热变形行为的影响机理研究

作者：徐加贝湖南科技大学

学位级别：硕士

铝合金具有比强度、比刚度高和良好的成形性,在航空、航运和汽车等运输行业领域中运用十分广泛。近期,研究人员发现通过调整铝合金中的织构组分可以进一步提高铝合金的力学性能。据此,本文以99.999%高纯铝单晶（ASCs）为研究对象,选取... 详细信息

铝合金具有比强度、比刚度高和良好的成形性,在航空、航运和汽车等运输行业领域中运用十分广泛。近期,研究人员发现通过调整铝合金中的织构组分可以进一步提高铝合金的力学性能。据此,本文以99.999%高纯铝单晶（ASCs）为研究对象,选取五个铝合金常见的晶体取向:Brass,Copper,Cube,Goss和S,从晶体取向的角度出发对ASC进行了Gleeble-3150热模拟单轴压缩实验,研究了不同变形条件下晶体取向对ASCs热变形行为的影响机理,得到如下结论:（1）经等温单轴压缩变形后,ASCs的流变应力曲线特征类似动态回复（DRV）型特征。在真应变为0.51时的流变应力曲线中,ASCs的应变硬化始终占据主导地位,导致真应力随真应变的增加而持续提升。大部分流变应力曲线不存在明显的峰值应力,主要软化机制为DRV行为。各取向ASCs的最大流变应力值顺序为:Copper>Brass>S>Cube>Goss。（2）在0.001s应变速率条件下,ASCs热变形后的微观组织主要表现为微带结构。这些微带结构被几何必要位错边界（GNDs）分成簇,其大多数边界大致平行于高活性的{111}滑移面的轨迹。在10s应变速率条件下,初始晶体取向对ASCs的动态再结晶（DRX）行为具有决定性影响,造成DRX晶粒形貌与DRX织构存在显著差异,甚至改变DRX类型。各取向ASCs在热变形过程中的DRX的难易程度为:Cube>Goss>Copper>Brass>S。（3）ASCs形变基体的晶格绕特定旋转轴沿活化滑移平面旋转一定角度形成DRX。不同初始取向ASCs的旋转轴分布规律存在差异。各取向ASCs在塑性变形过程中形成的取向差轴（15°～65°）集中分布在（11-1）和（1-11）平面相交的[011]轴附近。但Cube取向的取向差轴集中分布在TD方向附近的[213]轴。（4）在真应变为0.51时的塑性变形过程中,ASCs易在高应变速率条件1s～10s下发生流动失稳现象,导致宏观扭折带等缺陷的产生。在高温低应变速率下(200℃～300℃、0.001s～0.01s),所有取向ASCs塑性变形均处于流变相对稳定的区域。该条件下各取向ASCs的能量耗散效率最高,Brass、Copper、Cube、Goss和S取向的峰值功率耗散率分别可以达到33.9%、27.8%、24.0%、27.7%和38.8%。采用200℃～300℃、0.001s～0.01s的加工条件能够更有效地调控ASCs塑性变形过程中的微观组织。

关键词：铝单晶晶体取向 Gleeble-3150 塑性变形组织演变

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晶体取向对定向凝固枝晶生长的影响

物理学报 2013年第10期62卷 405-410页

作者：王贤斌林鑫王理林白贝贝王猛黄卫东西北工业大学凝固技术国家重点实验室西安710072

采用类金属透明模型合金丁二腈-1.0wt%乙醇(SCN-1.0wt%Eth)合金,考察了晶体取向对定向凝固过程中晶粒的平界面失稳孕育时间、枝晶形态演化以及枝晶一次间距的影响.结果表明,随着枝晶择优生长方向与温度梯度方向夹角的增大,晶粒的平界面... 详细信息

采用类金属透明模型合金丁二腈-1.0wt%乙醇(SCN-1.0wt%Eth)合金,考察了晶体取向对定向凝固过程中晶粒的平界面失稳孕育时间、枝晶形态演化以及枝晶一次间距的影响.结果表明,随着枝晶择优生长方向与温度梯度方向夹角的增大,晶粒的平界面失稳孕育时间增加,界面的稳定性增强;对于不同晶体取向的枝晶形态演化,枝晶择优生长方向与温度梯度方向夹角越大,枝晶二次臂不对称生长越严重,同时,具有生长优势的枝晶二次臂对相邻枝晶的生长的抑制越强烈;至于不同晶体取向的枝晶一次间距,随着枝晶择优生长方向与温度梯度方向夹角的增大,枝晶一次间距增大.

关键词：定向凝固平界面失稳枝晶间距晶体取向

搭接工艺对选区激光熔化镍基单晶高温合金DD491晶体取向与微观组织的影响

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金属学报 2023年

作者：张振武李继康许文贺沈沐宇戚磊一郑可盈李伟魏青松武汉科技大学机械自动化学院冶金装备及其控制教育部重点实验室华中科技大学材料科学与工程学院材料成形与模具技术全国重点实验室

镍基单晶高温合金是制造航空发动机单晶涡轮叶片的关键材料，选区激光熔化(SLM)制造单晶组织和复杂结构具有技术优势和可行性。在SLM中，熔道与熔道之间的搭接质量对单晶组织的完整性至关重要。本工作在4种激光功率和扫描速率的组合工... 详细信息

镍基单晶高温合金是制造航空发动机单晶涡轮叶片的关键材料，选区激光熔化(SLM)制造单晶组织和复杂结构具有技术优势和可行性。在SLM中，熔道与熔道之间的搭接质量对单晶组织的完整性至关重要。本工作在4种激光功率和扫描速率的组合工艺下，探究了不同扫描间距(0.06、0.09、0.12和0.15mm)对第四代镍基单晶高温合金DD491的熔道微观形貌、冶金缺陷、晶体取向和微观组织的影响。结果表明，低功率、低速率和高功率、高速率的工艺参数能够为晶体定向生长提供稳定的几何形态和冶金条件，熔道底部晶体能够延续基底取向实现[001]定向生长。熔道内不同区域存在不同类型的晶体取向缺陷，包括顶部中间等轴晶、顶部两侧[010]和[100]柱状杂晶、内部小角度取向偏差等。较小扫描间距的熔道重熔率较高，有利于减少熔道两侧的杂晶缺陷。

关键词：选区激光熔化(SLM) 镍基单晶高温合金晶体取向搭接

晶体取向对单晶γ-TiAl合金纳米切削的影响研究

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稀有金属材料与工程 2021年第3期50卷 816-823页

作者：李俊烨解鸿偲赵伟宏张心明王菲石广丰长春理工大学跨尺度微纳制造教育部重点实验室吉林长春130022

为了研究晶体取向对单晶γ-Ti Al合金纳米切削过程的影响,采用分子动力学数值方法对不同切削晶向下的切削力、切削温度、材料去除及晶格结构变化进行分析和探讨,揭示不同的晶体取向对单晶γ-Ti Al合金纳米切削质量作用机制。结果表明:... 详细信息

为了研究晶体取向对单晶γ-Ti Al合金纳米切削过程的影响,采用分子动力学数值方法对不同切削晶向下的切削力、切削温度、材料去除及晶格结构变化进行分析和探讨,揭示不同的晶体取向对单晶γ-Ti Al合金纳米切削质量作用机制。结果表明:在纳米切削过程中,随着晶面和晶向的变化,切削力、切削温度、材料去除和晶格结构都会有不同程度的变化;选择(010)晶面作为切削平面时切削力较小,产生的切削热较少,γ-Ti Al合金表面加工质量较好,晶格结构转变较少;(010)[100]切削晶向下工件产生的切削热较少且最容易切削,晶格结构转变最少,γ-Ti Al合金表面加工质量最优。

关键词：晶体取向纳米切削单晶γ-TiAl合金材料去除分子动力学

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晶体取向对定向凝固平界面失稳行为的影响

物理学报 2012年第14期61卷 424-429页

作者：王理林王贤斌王红艳林鑫黄卫东西北工业大学凝固技术国家重点实验室西安710072

采用丁二腈-丙酮透明模型合金研究了不同晶体取向的晶粒在定向凝固条件下的平界面失稳过程.实验选择了三个界面失稳后具有不同生长形态的典型晶粒作为研究对象,分别为择优生长枝晶、倾斜枝晶和海藻晶.结果表明可发展为择优生长枝晶的晶... 详细信息

采用丁二腈-丙酮透明模型合金研究了不同晶体取向的晶粒在定向凝固条件下的平界面失稳过程.实验选择了三个界面失稳后具有不同生长形态的典型晶粒作为研究对象,分别为择优生长枝晶、倾斜枝晶和海藻晶.结果表明可发展为择优生长枝晶的晶粒的平界面失稳孕育时间和初始扰动波长最小,海藻晶次之,倾斜枝晶最大,这与以往的解析结果和相场模拟结果一致.同时,实验观察发现可发展为择优生长枝晶和倾斜枝晶的晶粒的界面非稳态演化过程与海藻晶显著不同,这表明平界面失稳的非稳态演化过程与晶体取向相关.

关键词：定向凝固平界面失稳晶体取向