镍基高温合金γ′相回溶动力学因素导致的组织敏感性规律与控制

Reducing sensitivity of microstructure fluctuations and improving stability of Nickel-based superalloy which is critical materials for aircraft engine have become a China's strategy requirements for developing high-performance engine. While microstructure sensitivity due to complexity dissolution process of gamma prime phase is an important factor to limit its development.. At present, sensitive nature and its evolution for dissolution of gamma prime phase is still unclear, however, once the scientific problem is solved, it will be useful for stability of microstructure and properties. In this application project, the study on dissolution sensitivity of gamma prime phase will be carried out for nickel based superalloy by experiments combining thermodynamics and kinetics simulation method. In order to determine the dissolution evolution and reveal the nature of dissolution for gamma prime, all kinds of alloy with different gamma prime characterization will be researched; Furthermore, quantitative kinetics models for dissolution of gamma primes will be established and constructed based on classical theory by TC thermodynamics and Dictra kinetics software combined Matlab programming methods. And, the precise control and sensitive area forecast will be ultimately realized for different nickel-based superalloy. .After completing the project, there will be new experimental results and innovative ideas for gamma prime phase precise control, the nature of dissolution kinetics, microstructure sensitivity control during heat treatment and dissolution computing program design and development.

镍基高温合金是航空发动机用关键材料，降低其组织波动敏感性，提高合金性能稳定性，已成为我国研制高性能发动机的战略要求。而γ′相的复杂回溶过程导致的组织敏感波动是制约其发展的重要因素。目前，国内外对γ′相回溶的敏感本质及规律尚不明确，对上述科学问题的解决，将有助于保证合金组织及性能的稳定性发挥。本申请拟通过回溶动力学实验与热力学+动力学模拟相结合的方法开展镍基高温合金γ′相回溶组织敏感性研究。对不同γ′相特征的合金进行回溶实验，以确定其回溶规律，揭示γ′相回溶的组织敏感本质；进而，基于经典理论，利用热力学TC及动力学Dictra软件结合Matlab程序设计方法，建立定量描述γ′相回溶过程的动力学模型，最终实现对不同成分波动的γ′相回溶的精确调控及敏感区预报。本项目可望在镍基高温合金γ′相精确控制、回溶动力学本质、热处理组织敏感性控制及回溶计算程序设计开发等方面，提供新的实验结果和创新思路。

镍基高温合金是航空发动机用关键材料，降低其组织波动敏感性，提高合金性能稳定性，已成为我国研制高性能发动机的战略要求。而γ′相的复杂回溶过程导致的组织敏感波动是制约其发展的重要因素。目前，国内外对γ′相回溶的敏感本质及规律尚不明确，对上述科学问题的解决，将有助于保证合金组织及性能的稳定性发挥。本项目通过回溶动力学实验与热力学+动力学模拟相结合的方法开展镍基高温合金γ′相回溶组织敏感性研究。对不同γ′相特征的合金进行回溶实验，以确定其回溶规律，揭示γ′相回溶的组织敏感本质；进而，基于经典理论，利用热力学TC及动力学Dictra软件结合Matlab程序设计方法，建立定量描述γ′相回溶过程的动力学模型，最终实现对不同成分波动的γ′相回溶的精确调控及敏感区预报。本项目可望在镍基高温合金γ′相精确控制、回溶动力学本质、热处理组织敏感性控制及回溶计算程序设计开发等方面，提供新的实验结果和创新思路。.本项目推导获得了镍基高温合金γ′相的回溶动力学规律，利用热力学计算软件Jmatpro及动力学计算软件DICTRA并结合Matlab编程计算模拟方法，建立了用以定量描述镍基高温合金γ′相回溶过程的动力学模型。选定高γ′相含量镍基高温合金为研究对象，设计实验方案，通过不同热处理手段制备获得具有不同形貌、分布状态的γ′相组织，统计计算γ′相尺寸及体积分数。将实验和计算结果进行比对，验证了模型的正确性并得到强化相的回溶敏感温度范围。在明确了镍基合金强化相回溶敏感温度的基础上，对合金进行了后续热处理力学性能检测。实验表明，固溶温度和时间对强化相后续的演变有很大的影响。在时效处理下，合金的强化相非常稳定，相应的力学性能没有明显退化。总之，本课题从实际问题出发，建立了回溶模型并获得了回溶敏感对合金组织及性能的影响规律，对实际生产及应用具有重要的指导意义。

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