由平面缺陷处原子尺度相变驱动的晶界高温合金蠕变性能增强
材料科学
2020-11-06 v2
摘要
预测服役中部件的机械失效需要理解其变形行为，以及直至近原子尺度的相关动态微观结构演化。已知溶质会与塑性变形产生的缺陷相互作用，从而影响其在微观结构中的位移，进而影响材料对载荷的力学响应。本文在两种不同 Nb 含量的多晶镍基高温合金中研究该效应，其蠕变寿命发生显著变化。在 750C 和 600 MPa 下的蠕变测试表明，高 Nb 合金在蠕变应变率方面表现更优。考虑到初始微观结构相似，力学行为的差异归因于沿平面缺陷发生的相变，该相变由不同类型的层错和合金成分控制。电子通道衬度成像揭示了两种合金中层错的存在。微孪晶仅见于低 Nb 合金中，部分解释了其较高的蠕变应变率。在高 Nb 合金中，原子探针层析成像根据偏析行为证实了两类不同的层错。发现超点阵内禀层错（SISF）富集 Nb、Co、Cr 和 Mo，而仅 Nb 和 Co 在超点阵外禀层错处偏析。基于其成分，提出沿缺陷发生的局部相变，导致高 Nb 合金中更慢的蠕变应变率。相比之下，低 Nb 合金中主要发现富集 Co、Cr、Nb 和 Mo 的 SISF。根据本文结果及文献中已有结果，提出一种原子尺度驱动的合金设计方法，在 750C 下控制并促进沿平面缺陷的局部相变，旨在设计具有增强抗蠕变性能的高温合金。
引用
@article{arxiv.2007.01676,
title = {Enhanced creep performance in a polycrystalline superalloy driven by atomic-scale phase transformation along planar faults},
author = {Lola Lilensten and Stoichko Antonov and Baptiste Gault and Sammy Tin and Paraskevas Kontis},
journal= {arXiv preprint arXiv:2007.01676},
year = {2020}
}