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第1章 概论1

1.1 高温合金的概念与分类1

1.2 定向凝固和单晶高温合金的技术发展2

1.3 定向凝固和单晶高温合金的基本特点6

1.4 定向凝固和单晶高温合金的应用9

1.5 定向凝固和单晶高温合金的常见缺陷11

1.6 定向凝固和单晶高温合金的发展前景13

参考文献15

第2章 定向凝固高温合金再结晶及其基本特点16

2.1 变形金属再结晶的基本概念16

2.1.1 回复16

2.1.2 再结晶及晶粒长大17

2.1.3 影响再结晶的主要因素19

2.1.4 金属再结晶温度的测定20

2.1.5 动态再结晶21

2.2 定向凝固高温合金再结晶的基本特点21

2.3 定向凝固高温合金再结晶温度及其测定24

2.3.1 再结晶温度24

2.3.2 再结晶温度的确定方法25

2.3.3 动态再结晶及其测定28

2.3.4 常见定向凝固和单晶高温合金的再结晶温度29

参考文献29

第3章 定向凝固和单晶高温合金再结晶的主要影响因素30

3.1 合金元素对再结晶的影响30

3.2 第二相粒子对再结晶的影响31

3.3 变形程度对再结晶的影响33

3.3.1 弯曲变形量33

3.3.2 扭转变形量35

3.3.3 喷丸工艺37

3.3.4 压缩变形38

3.4 热处理温度对再结晶的影响41

3.4.1 对再结晶厚度的影响41

3.4.2 对再结晶组织的影响42

3.5 保温时间对再结晶的影响45

3.5.1 对再结晶厚度的影响45

3.5.2 再结晶组织的演变规律49

3.6 变形速率对再结晶的影响53

3.7 变形保持时间对再结晶的影响54

3.8 变形温度对再结晶的影响56

3.9 热处理气氛对再结晶的影响58

3.10 不同工艺对再结晶的影响59

3.11 再结晶的物理本质60

参考文献61

第4章 再结晶对定向凝固高温合金性能的影响63

4.1 持久行为63

4.1.1 圆棒持久行为63

4.1.2 板材持久行为65

4.2 室温低周疲劳行为68

4.3 高温低周疲劳行为72

4.3.1 圆棒低周疲劳行为72

4.3.2 板材低周疲劳行为76

4.4 含再结晶叶片的高周疲劳行为79

4.5 再结晶对弹性模量的影响80

参考文献82

第5章 再结晶对单晶高温合金性能的影响83

5.1 持久行为83

5.1.1 高温持久行为83

5.1.2 中温持久行为89

5.2 疲劳行为92

5.3 疲劳-蠕变行为95

5.4 含再结晶单晶高温合金叶片断裂的实例分析97

5.4.1 叶片断裂故障的特点97

5.4.2 叶片断裂失效的模式和原因100

参考文献102

第6章 含再结晶层定向凝固高温合金的力学行为104

6.1 “表层／基体”材料系统失效分析的力学基础104

6.2 多层结构系统的应力分析105

6.2.1 多层结构系统105

6.2.2 许可的应力状态105

6.3 简化结构的应力分析107

6.3.1 简化后的结构107

6.3.2 结构应力状态的分析107

6.3.3 结构的应变余能111

6.3.4 变分力学的分析方法114

6.4 含再结晶表层定向凝固高温合金的计算结果与分析115

6.4.1 扰动应力随裂纹间距p的变化关系117

6.4.2 扰动应力随厚度比λ的变化关系121

6.5 材料性能的差异对扰动应力的影响125

参考文献127

第7章 再结晶对定向凝固高温合金叶片损伤行为的计算机模拟128

7.1 再结晶对定向凝固高温合金叶片应力场和损伤演化过程的影响规律129

7.1.1 表面再结晶对定向凝固高温合金构件应力场的影响129

7.1.2 再结晶对DA4叶片损伤演化行为的影响132

7.2 再结晶对定向凝固高温合金高温低周疲劳寿命影响的理论计算138

7.3 再结晶对定向凝固高温合金叶片高温疲劳／蠕变寿命的影响142

参考文献147

第8章 定向凝固和单晶高温合金的动态再结晶148

8.1 动态再结晶的基本概念148

8.2 动态再结晶的基本过程149

8.2.1 一般金属材料的动态回复和动态再结晶149

8.2.2 定向凝固高温合金的动态再结晶151

8.2.3 单晶高温合金的动态再结晶156

8.3 动态再结晶的基本形态160

8.3.1 表面氧污染导致的动态再结晶160

8.3.2 铸造等轴晶和雀斑引发的动态再结晶161

8.3.3 枝晶间的动态再结晶163

8.4 动态再结晶的控制163

参考文献164

第9章 含再结晶层定向凝固高温合金叶片的疲劳断裂165

9.1 含再结晶层定向凝固高温合金叶片的疲劳断口165

9.2 含再结晶层定向凝固高温合金叶片的疲劳裂纹萌生167

9.3 含再结晶层定向凝固高温合金叶片的疲劳裂纹扩展169

9.4 含再结晶层定向凝固高温合金叶片断裂的实例分析170

9.4.1 叶片叶身裂纹和断裂故障的特点170

9.4.2 定向凝固高温合金叶片的再结晶模拟171

9.4.3 叶片再结晶形成过程及原因分析172

9.4.4 叶片细节结构设计分析172

9.4.5 瞬断区大的影响因素分析174

9.4.6 再结晶对定向凝固高温合金叶片疲劳寿命的影响174

9.4.7 定向凝固高温合金叶片裂纹与断裂失效的基本模式与原因176

9.5 改善定向凝固高温合金叶片疲劳抗力的技术措施176

9.5.1 改善合金纯净度177

9.5.2 控制合金固溶处理冷却速率177

参考文献180

第10章 定向凝固和单晶高温合金再结晶的抑制方法181

10.1 预回复热处理对再结晶的抑制作用181

10.2 渗碳对再结晶的抑制作用187

10.3 涂层对再结晶的抑制作用188

10.3.1 涂层对再结晶行为的影响188

10.3.2 涂层对再结晶试样持久性能的影响191

10.4 去除表面变形层对再结晶的抑制作用193

10.5 晶界强化元素对再结晶危害的抑制作用194

参考文献194

第11章 定向凝固和单晶高温合金再结晶的检测与控制196

11.1 金相检测196

11.1.1 再结晶宏观检查196

11.1.2 再结晶深度检测197

11.2 X射线衍射199

11.3 无损检测201

11.4 工艺控制203

11.5 定向凝固和单晶高温合金叶片再结晶的控制标准204

11.5.1 标准中特定的术语和定义205

11.5.2 再结晶的评定206

参考文献207