鎳基單晶高溫合金的拉伸性能特點分析

  γ'相（或Ni₃Al)本身具有許多獨特的力學性能，人們在進行了大量實驗研究后，發現如下重要特性：

（1) γ'相的強度存在反常溫度效應，在某一溫度范圍內，屈服應力隨溫度升高而增加。而高溫合金的屈服應力則在一定的溫度下保持不變，在此峰值溫度以上則急劇下降。

（2) 在峰值溫度以下，應變速率敏感性非常低，屈服應力幾乎不隨應變速率而變。在峰值溫度以上，應變速率敏感性劇烈增加。

（3) 具有拉壓不對稱性和不遵守Schmid定律的現象，并且此現象強烈依賴于晶體取向。

  在大量觀察位錯特征和計算機模擬位錯芯結構的基礎上，人們提出許多模型解釋γ'相和高溫合金的各種力學特性，如交滑移（K-W)模型、交滑移釘扎（CSP)模型、位錯交互作用（TDJ)模型、鎖住脫鎖（CCLC)模型、修正的CSP模型等。尤其是Kear 和 Wilsdorf 指出，由于（111)面的反相疇界能高于（001)面，導致了八面體轉向六面體的交滑移，從而形成了不可動的位錯鎖。CSP模型在此基礎上，設想位錯的某一段從（111)面交滑移到（001)面上形成釘扎點，越易于形成釘扎點時，則對運動位錯的阻礙作用越大。

  單晶高溫合金的力學性能與相密切相關片其具有許多相似之處。Ebrahimi 等人利用此模型成功地解釋了［236] 取向PWA1472 單晶合金中分切應力低的滑移系優先啟動的現象。K-W模型雖能解釋反常溫度效應等許多力學特性，但卻難以解釋拉壓不對稱性，Lall等人根據位錯芯寬度效應很好地說明了高溫合金屈服強度的拉壓不對稱性，Yalnaguchi等人則對Ni₃Al {111}面滑移的拉壓不對稱性給出了合理的解釋。

  但由于具有完全共格的兩相結構，也存在明顯差異。研究結果表明，單晶高溫合金根據拉伸變形行為和微觀特征不同均可分為三個溫度區間。低溫時，屈服強度保持為常數且不隨應變速率而變，高溫時，屈服強度隨溫度線性降低，并且在溫度不變時，隨應變速率減小而降低。中溫范圍則為過渡區間。轉變溫度與應變速率有關，如在PWA1480合金中，在低應變速率時，強度從760℃開始下降，在高應變速率時，直到815℃才開始降低。相應地，在低溫范圍內，位錯切割γ'相占主導地位，高溫時，變形由位錯在γ'相間繞越過程控制，中溫范圍則表現為由切割向繞越轉變的特征。