高温下超合金的蠕变测试

Superalys是开发的材料，亚博网站下载即使在高温下操作，也可以保持高强度和急性耐药性。

通过施加热屏障涂层或TBC，可以进一步提高超合金性能，这是一种陶瓷涂层，可封装该组件并提供环境保护和高热电阻。粘结涂层用于将超级合金粘合到TBC。在氧气存在的情况下，将合金保持在高温下，延长了粘合涂层的形成。在形成时，氧气向内扩散，而各种成分元素以不同的速率向外扩散。

由于所有材料的机械性能随温度而变化，因此在宽温度范围内对各种键涂层层的行为进行测量对于亚博网站下载设计和建模具有增强性能的超级合金非常重要。纳米引导提供了一种合适的方法，用于研究层的时间和温度相关的机械性能，以了解在服务条件下使用超合金组件时发生的复杂机械相互作用。

程序

使用的过程是：

• 将基于市售的CM-247LC镍超合金的样品在空气中加热，以产生成分分级的粘结涂层。
• 进行样品的横截面和抛光以揭示微观结构层
• 图1中的SPM图像显示了各种微观结构区域，这些区域可通过其不同的表面纹理区分。

图1。横截面样品表面的SPM图像显示了表征的键涂层层。图像是用用于执行测试的相同探针尖端收集的，从而允许非常精确的测试定位。

• 区域1由带有W和Cr沉淀的NIAL矩阵组成，而区域2由PT，Ni，Al实心溶液组成。
• 在25至750°C的温度下，进行了纳米凹进测试。使用了动态蠕变测试技术，通过该技术将特定参考频率的小振荡叠加到准静态载荷函数上，从而可以在整个测试过程中连续测量接触刚度。
• 参考蠕变测试基于接触区域和接触刚度之间的关系，以确定长期内材料的特性。
• 使用A区和2区的25、500、650和750°C进行了持续1500秒的纳米凹痕测试。Hysitron Ti 950带有Berkovich凹痕探针的纳米力学测试系统。

结果

借助仪器的原位SPM成像能力，选择并确认了纳米凹痕蠕变测试的位置。图2显示了在650°C收集的SPM图像的示例。图3（左）显示了每个区域中每个温度下蠕变测试的数据，显示了在恒定准静态负载下随时间增加的凹痕深度如何增加。

图2。在650°C收集的区域2区的SPM图像。

图3。（左）来自每个温度的蠕变数据显示了测试过程中凹痕深度的演变。（右）随着时间的推移，在每个温度上随着时间的推移衰减硬度，与增加的深度增加有关。

图4。（左）应变率VS。每个蠕变测试的应力，显示如何计算应力指数。（右）区域2的应力指数变化表明蠕变机制发生了变化，而区域1的一致结果表明了恒定​​的机制。

与增加的凹痕深度有关，图3（右）显示了硬度的相应下降。在25°C下进行的测试是基线，因为在室温下预计蠕变很少。随着温度的升高，初始硬度降低，并且蠕变速率加速。

根据方程式描述了稳态状态中的蠕变：

ε=aσ^me^-Q/RT

如果e是应变速率，则a是比例常数，m是应力指数，q是激活能，r为气体常数，t是绝对温度。

应变率确定为：

ε=κ/κ

其中k是接触刚度。

应力分量是通过取上log e vs. log H的斜率来确定的，如图4所示（左）。

应力指数作为温度的函数如图4所示（右），它表明，在区域1测试的温度范围内，单个蠕变机构占主导工作。

结论

纳米引导蠕变测试有助于测量少量材料的蠕变行为，包括复杂的多层系统中的单个薄层。使用纳米^®III以及XSOL高温阶段Hysitron Ti 950平台使测量值能够准确地放在感兴趣的层上，并在高达800°C的温度下进行延长的时间持续时间进行。

该信息已从布鲁克·纳米（Bruker Nano）表面提供的材料中采购，审查和改编。亚博网站下载

有关此消息来源的更多信息，请访问布鲁克纳米表面。