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析出相对GH4141合金蠕变持久断裂行为的作用机制

张昭 冯旭 郭续龙 张维维 王楷萌 信瑞山 裴丙红 肖东平 周扬

张昭, 冯旭, 郭续龙, 张维维, 王楷萌, 信瑞山, 裴丙红, 肖东平, 周扬. 析出相对GH4141合金蠕变持久断裂行为的作用机制[J]. 钢铁钒钛, 2024, 45(4): 123-128. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2024.04.017
引用本文: 张昭, 冯旭, 郭续龙, 张维维, 王楷萌, 信瑞山, 裴丙红, 肖东平, 周扬. 析出相对GH4141合金蠕变持久断裂行为的作用机制[J]. 钢铁钒钛, 2024, 45(4): 123-128. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2024.04.017
Zhang Zhao, Feng Xu, Guo Xulong, Zhang Weiwei, Wang Kaimeng, Xin Ruishan, Pei Binghong, Xiao Dongping, Zhou Yang. Effect of precipitates on the creep rupture behavior of GH4141 superalloy[J]. IRON STEEL VANADIUM TITANIUM, 2024, 45(4): 123-128. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2024.04.017
Citation: Zhang Zhao, Feng Xu, Guo Xulong, Zhang Weiwei, Wang Kaimeng, Xin Ruishan, Pei Binghong, Xiao Dongping, Zhou Yang. Effect of precipitates on the creep rupture behavior of GH4141 superalloy[J]. IRON STEEL VANADIUM TITANIUM, 2024, 45(4): 123-128. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2024.04.017

析出相对GH4141合金蠕变持久断裂行为的作用机制

doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2024.04.017
详细信息
    作者简介:

    张昭,1987年出生,男,北京人,博士,主要从事合金断裂失效机理方向的研究,E-mail:zhangzhao2084@163.com

  • 中图分类号: TG132.3,TG115

Effect of precipitates on the creep rupture behavior of GH4141 superalloy

  • 摘要: 研究了析出相与GH4141合金蠕变持久断裂行为的交互作用,涉及蠕变裂纹萌生和扩展。表征手段采用二次电子和电子背散射衍射技术,重点关注了析出相(包括MC、M6C、M23C6型碳化物和γ′弥散强化相)、孔隙和晶界裂纹,同时分析了晶粒塑性变形和强化机制。孔隙主要发生在晶界与M6C和M23C6碳化物的界面处,相邻孔隙聚合形成涟漪形貌,裂纹生长加剧了其前端区域的塑性变形。晶粒内部强化涉及γ′析出相对位错运动的抑制,由于应变激活多个滑移系统,加快了位错塞积和缠结现象,起到强化晶粒的效果。
  • 图  1  背散射成像下的GH4141合金微观组织

    (a)蠕变持久试验前;(b)蠕变持久试验39 h 后

    Figure  1.  BSE images of microstructures in GH4141

    图  2  蠕变持久39 h 后断口形貌及局部放大

    (a)断口全局形貌;(b)剪切滑移导致的穿晶断裂形貌;(c)不同方向的滑移带;(d)沿晶断裂形貌(图中标记1~3所示)和穿晶断裂形貌(图中标记4和5);(e)伴有滑移带和密集韧窝的穿晶断裂面;(f)嵌入在韧窝(黄色曲线区域)内部的MC型碳化物

    Figure  2.  Fracture morphology and local magnified images after 39 h creep tests

    图  3  断口附近微观组织表征

    Figure  3.  Microstructure near the fracture region

    图  4  (a) 沿晶微裂纹及其周边碳化物;(b)不同视角下的微裂纹及其(c)断裂面局部放大

    Figure  4.  (a) Intergranular small cracks and the surrounding carbides, (b) the same crack observation in different view and (c) the magnified image of fracture surface

    图  5  塑性应变区域二次电子图像及其EBSD数据

    (a)孔隙聚合导致的涟漪形貌局部放大;(b)碳化物附近形成孔隙聚合现象;(c)碳化物关联的裂纹;图(a)对应的EBSD数据以不同形式呈现:(d)菊池带衬度图;(e)KAM图;(f)取向图

    Figure  5.  Secondary electron images of the plastic strain region and the corresponding EBSD data

    表  1  GH4141合金化学成分

    Table  1.   Chemical composition of GH4141 superalloy %

    C Cr Al Ti Co Mo B Mn Si S Fe Ni
    0.06~0.1218~201.4~1.83~3.510~129~10.50.003~0.01<0.1<0.5<0.015<5.0Bal.
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  • 收稿日期:  2023-06-01
  • 刊出日期:  2024-08-30

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