תפקידם של תנועת פירוק בכישלון חומרים מתכתיים בטמפרטורות אלבומות

מבוא לחומרים מתכתיים High-Temperature Metallic

רכיבים מתכתיים במנועי, טורבינות גז, כור גרעיני ותחנות כוח חייבים לפעול באופן אמין בתנאים קיצוניים של מתח וטמפרטורה במשך אלפי שעות. הביצועים שלהם ואת חיי השירות שלהם תלויים באופן ביקורתי על היכולת להתנגד לעיוות ונזק בטמפרטורות הומולוגיות מעל 0.4 Tm (שם Tm הוא נקודת ההיתוך של Kelvin), בטמפרטורות גבוהות כאלה, המבצר הופך דינמי יותר, אטומי ופירוק זמן, אשר בסופו של דבר מאיץ את התפקידים של פעילות גופנית, כלומר, כלומר, כלומר, היא יעילה, כלומר, כלומר, כלומר, כלומר, היא עלייה של תפקוד יעיל של תפקודים, כלומר, כלומר, לחץ גבוה יותר, כלומר, לחץ על ידי שינוי תפקוד יעיל של תפקודים של תפקוד גבוה יותר, כלומר, כלומר, החל מלחץ על ידי שינוי תפקוד גבוה, החל מלחץ על ידי שינוי תפקוד גבוה, כלומר, כלומר, כלומר, ירידה של תפקוד יעיל של תפקוד סגסוגת זמן, החל מלחץ יעיל של תפקודים, החל מלחץ על ידי תפקוד יעיל של תפקודים, כלומר, כלומר, הוא מסוגל בסופו של תפקוד יעיל של תפקודים של תפקודים בלחץ גבוה יותר, כלומר, החל מלחץ על ידי תפקודים בלחץ גבוה יותר, כלומר, ירידה בלחץ גבוה, ירידה בלחץ גבוה, ירידה בלחץ גבוה יותר, ירידה בלחץ גבוה,

מימון התנועה לדיסק

המונחים: redformation

חסרונות הם פגמים קו חד-ממדיים בלחיצת גביש של חומרים מתכתיים.הם מאפשרים עיוות פלסטיק להתרחש ב Shear מדגיש פקודות של גודל נמוך יותר מאשר הכוח התיאורטי של גביש מושלם.שני הסוגים הבסיסיים הם קצוות, שבו חצי-כוכב נוסף של אטומים מוכנס, ו ברגים יותר, שבו הליטקטי הוא חרק יותר על גבי גבישים אמיתיים, disconconconconconconconsives, ו- tconcerecerecerecerecerece tirdulating tirdulating tcontcontird tird tcons.

תצלום: Cross-Slip

glide Dislocation הוא תנועה שמרנית לאורך מטוס חלקלק רדיוגרפיה.בממת מעוקבים (FCC) כמו Superalloys מבוסס ניקל, החלקה מתרחשת על מטוסים {111} מהירות הגלידה מופעלת תרמי, לאחר מערכת יחסים דמוית Arrhenius. בטמפרטורות גבוהות יותר, פירוק יכול גם לחצות-slips-a תהליך שבו פירוק נע בין חלקהמטוסים ממטוסים אחד לשני למכשולים ממרחקים, מאפשר מחסומים קשים.

« טיפוס על מיקום ו Vacancy Diffusion

טיפוס Dislocation הוא תנועה לא-servative perpendicular אל המטוס החלקלק.It דורש ספיגה או פליטה של vacancies (או interstitials) בליבת הפירוק.טפס הוא מאוד תלוי טמפרטורה כי הוא מסתמך על דיפוזיה מסיבית. בטמפרטורות גבוהות, מטפס על המנגנון הדומיננטי של מכשולים נכנסים גדולים מדי עבור הזנחה בלבד, כגון precipitates או גרגרים, אשר מאפשר סגסוגת קריטית.

תגובות בנושא Dislocation Responses and Interactions

כאשר dislocations נתקל זה בזה, הם יכולים ליצור צומת, מנעולים, או ערימה-ups.לדוגמה, מקורות פרנק-קרא לייצר לולאות פירוק; Lomer-Cottrell מנעולים טופס כאשר dislocations על מטוסים מחליקים מגיבים ליצירת פלח sessile. בטמפרטורות גבוהות, הפעלה תרמית יכול לפתוח תצורה זו, המאפשרת דיסלוקציה נוספת.

השפעות טמפרטורה על התנהגות לקויה

המונחים: Dislocation

בטמפרטורות הומולוגיות נמוכות (T < 0.3 Tm), תנועה פירוק הוא athermal או רק גמיש טמפרטורה תלוי טמפרטורה תלוי. כמו הטמפרטורה עולה, ההסתברות כי פלח פירוק מתגבר על מכשול באמצעות עלייה תרמית.קצב הזנים ניתן על ידי משוואה Orowan: ⁇ = ⁇ b v, שבו ⁇ הוא dislocation, b המבורגרים, ו vconconconconconconation ממוצע ירידה מהירה / tlocation זה הוא איטי לחץ דם נמוך.

התאוששות, Polygonization, ו- Dynamic Recrystallization

בטמפרטורות גבוהות, פירוקים יכולים ליישר לתוך תצורה של אנרגיה נמוכה באמצעות תהליכי התאוששות. Dislocations של סימן הפוך להשמיד, ופיזור עודף של פירוק צורה תת-קרקעית - תהליך שנקרא פוליגון.זה מקטין את האנרגיה המאוחסן ואת הכוח המניע לעיוות נוסף.ב ⁇ רבים, סטיות דינמיות (DRX) מתרחשת כאשר פירוק מגיע ערך ביקורתי, המוביל לעתים קרובות דגנים חדשים, אך מכווץ.

« עקף של Precipitates

⁇ מבוססת החריפים מסתמכים על חלקיקים יפים, קוהרנטיים (למשל, ⁇ ב- Ni-based Superalloys) כדי למנוע את תנועת פירוק הפירוק. בטמפרטורה נמוכה, פירוקים לחתוך דרך או לולאה סביב חלקיקים (Orowan חיזוק) בטמפרטורה גבוהה, מטפס מאפשר פירוק חלקיקים ללא חיתוך, צמצום ההשפעה עבור הלחץ עבור סף לחץ על ידי לחץ נמוך יותר או חיתוך נפח, או ירידה של חום חלש יותר.

מיצגים מחדש את מכניזם

קרייפ קורב ושלושת שלבים

כאשר מתכת נתונה ללחץ קבוע בטמפרטורה גבוהה, היא מציגה עקומת זן אופיינית: ראשוני (נסיגה) צמרמר עם שיעור הפחתת המתח, משני (מצב יציב) צמרמור עם קצב מתח מינימלי קבוע, ו צץ חולף עם קצב מכווץ עם קצב מכווץ המוביל לקרע.

« « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « «

במתח בינוני עד גבוה, עיוות נשלט על ידי פיזור glide וטפס, הידוע בשם dislocation מצמר (כוח-law Cra) (הקצב היציב של המדינה הוא כדלקמן חוק כוח: ⁇ = A ⁇ n exp (-Q /RT), שבו n הוא הלחץ תלוי חרטה (בדרך כלל 3-5 עבור מתכות טהורות, גבוה יותר עבור ⁇ ).

מנגנונים של Dislocation Creep

ב- dislocation מצמרר, הצעד המגביל את קצב הוא בדרך כלל מטפס על פירוק קצה על מכשולים. כמה מודלים קיימים: מודל של Weertman מניח glide פירוק עד מכשולים נתקלו, ולאחר מכן עלייה באנרגיה ההפעלה עבור צץ לעתים קרובות שווה כי עבור פיזור עצמי, מאשר לטפס כמו תהליך השליטה.

Grain Boundary Sliding and Dislocation לינה

בטמפרטורה גבוהה, גבולות דגנים יכולים להחליק יחסית אחד לשני.יש צורך להטמיע את זה על ידי glide או diffusion בדגנים הסמוכים כדי למנוע היווצרות חלליות. Dislocations הנפלטים מגבול דגנים או נקודות משולשות להכיל את המתח המתפתל.כאשר לינה היא לא מספיק, ריכוזים מתפתחים, המוביל לפצח או קטיפה בסדר.

תהליכי הפחתת הנזק וכישלונות

גידול קוויט ו- Creep Void

קרע קרפ מתרחש לעתים קרובות על ידי nucleation, צמיחה, ומחזור של חללים בין-גרפיים. Cavities nucleate חלקיקים אחרים, דגנים גבול precipitates, או פירוק ערמות פעילות פירוק מחסנית. Dislocation מספק את ריכוזי הלחץ המקומי הדרושים עבור nucleation cavities. פעם גדל על ידי difre של מרחקים סביב cavities סביב cavnity עלייה עגולה.

הצצה ראשונה ו- Intergranular Fracture

בלחצים גבוהים יותר וטמפרטורות, גרגר הגבול יכול לייצר סדקים בצורת בזקים בצורת צומת משולש. אלה סדקים propagate לאורך גבולות דגנים, לעתים קרובות בסיוע פליטת פירוק מן קצה השבר. בחומרים של זחילה, חומר עיוות משמעותי של עיוות לפני שבר; בחומרים פורצי-שבר, סדקים הוא מהיר והכישלון הוא פתאומי אינטראקציות של פירוק בהשפעה של השבר, לחץ על פני השטח, לחץ הפרדה, תלוי בגודל של השבר.

• הצלחה סביבתית

בסביבה תגובתית (חמצן, קורוזיה חמה), גודל תחמוצת פני השטח עשוי סדק, המאפשר התקפה סביבתית לאורך גבולות דגנים. חמצון פנימי יכול לנפץ גבולות דגנים, עוד יותר מאיץ את הפחתת ה- MC-Moderated cavitation. Stress-corrosion ו-Fatigue אינטראקציה בטמפרטורות גבוהות מנגנונים עם דיפוזיה של מינים מן הסביבה מגוננת (O) אך לא מכווצתיקים על ידי C2clir) הוא מחוסנים על ידי מצופה C2gcrelir (אך מצופה מ-C2.

אסטרטגיות הנדסיות לשיפור ביצועים גבוהים

עיצוב Alloy ופתרון מוצק מחזק

הוספת אלמנטים מסגסוגת היוצרים זנים של lattice (למשל, W, Mo, Re in Superalloys) מעכבת glide ו מטפס. אלמנטים Refractory גם להפחית את שיעורי הפיזור, להאט את הרזולוציה.פתרון סולידריות חיזוק נשאר יעיל בטמפרטורה גבוהה כל עוד הסולם נשאר פתרון (כלומר, לא precipitate או cosen).

חיזוקים ומבנה מיקרו משתנה

(הופנה מהדף Reherent precipitates - כגון ⁇ (Ni3Al) ב Superalloys ניקל או Laves שלבים בפלדות ferritic - או להורות על פירוק תנועה.בטמפרטורה גבוהה, המפתח הוא לייצב את גודל ההדבקה ושבריר נפח של YLCC) מחזקת את חיזוקים או coarsating.

גרלין Boundary Engineering

הפחתת דגנים הגבול סלידי מושגת על ידי הגדלת אזור הגבול (דגנים דגנים) או על ידי הצגת גרגרי גדול, מוארך עם כיוון הטעינה. Superalloys חצי-קריסטל לחסל גבולות דגנים לחלוטין, למנוע קוויטציה intergranular. מעכב סגסוגת מבוזרת בכיוון (DS) יש גרגרי עמודה תואמים עם ציר הלחץ, צמצום גבולות שליטה הפוכה.

המונחים: Thermal and thermomechanical Processing

טיפולים חמים כגון פתרון והזדקנות מייצרים הפצה אחידה של precipitates ומבנה גרגר יציב.התהליכים המrmomechanical עיבוד (למשל, זיוף חם, מבוקר) מציג מבנה תת-מיקום השורד בטמפרטורה, מתן מחסומים פנימיים כדי לזחול.עם זאת, עבודה קרה מוגזמת מובילה להתאוששות מהירה ושיקום מחדש.

מערכות מחסום ומערכת ההפרדה הrmal Barrier Systems

עבור יישומים אולטרה-גבוהים-זמן (למשל, להבים טורבינות >1000 ° C), תת-סטריטים מתכתיים מוגנים על ידי ציפויי מחסום תרמי (TBCs) של ytria-stabilized zirconia (YSZ) ומעיל האג"ח (MCrAlY או Pt-aluminide) חייב להיות עמיד בפני חמצון ויש להם חסכוני של מתח מתכתי נמוך יותר מ-C התחתון.

כיוונים עתידיים בתחום חומרי טמפרציה גבוהה

Multi-Scale Modeling of Dislocation Dynamics

ההתקדמות בחומרים חישוביים מדע מאפשרת דינמיקת פירוק דיסקרטי (DDD) לחזות את ההתנהגות הקולקטיבית של מיליוני פיזור בתנאים מצמררים. בשילוב עם שיטות שלב-שדה וניתוח אלמנטים סופיים, מודלים אלה מספקים תחזיות כמותיות של זנים חולפים, קצבה חלליות, וסדקים צמיחה. Machine Learnings פרמטר זיהוי וניתן להנחות עיצוב סגסוגת על ידי הקרנה אופטימלית כדי לפירוק כלי סגסוגת ולהפחית את מהירות ולהפחית את שיטות פיתוח סופר-מחדש.

Alloys: Refractory High-Entropy Alloys (RHEAS)

RHEAs, כגון NbMoTaW ו VNbMoTaW, להציג נקודות נמסות גבוהות וכוח יוצא דופן בטמפרטורות מעבר ליכולת של superalloys. המבנים שלהם dislocation מורכבים בשל עיוותי מינוף חמורים ו diffusion sluggish.הבנת כיצד פירוק נע במעבורת רב-תכליתית-מחדש- שבו בכל אתר יש סביבה כימית ייחודית - הוא תחום מחקר מוקדם של סגסוגת של 1400C עשוי לשמור על עמידות, אך עשוי להוביל את ההשפעות הבאות.

תכונות בטמפרטורה אלבידית

Transmission אלקטרוני microscopy (TEM) עם שלבים חימום וסינכרון X-ray diffraction בטמפרטורה גבוהה עכשיו לאפשר תצפית ישירה של טיפוס פירוק, חצי-סל, ואינטראקציה עם precipitates בזמן אמת. ניסויים אלה חושפים כי מטפסים מתרחשת heterogenely, לעתים קרובות בהתפרצויות, ומושפע על ידי בדיקות מכניות מקומיות בתוך SEM מספק נתונים מקומיים או בשלב זה של גירוי, כמו מודלים של תפקוד באופן בלתי צפוי.

חיזוי חיים משולב וקביעת מצב

לבסוף, תרגום מודלים של חלחול מבוסס פירוק לתוך כלי חיזוי חיים עבור רכיבים תעשייתיים נשאר אתגר. גישות פרוביביליסטיות כי חשבון עבור ניידות בצפיפות dislocation, גודל דגנים, וחלוקה טרום-תייבשה יכול לשפר את האמינות של הערכות שנותרו בחיים. הערכה לא-הרסיבית (ultonic, מגנטי, thermographic) מקושרת לפירוק אבולוציה תת-הפוטנציאל ניטור, ככל יכולת ריכוזית, גדל סימולציה של סימולציה מיקרו-תחומית, אשר הופכת לאופטימיזציה של סימולציה של מנגנונים מתקדמים, אשר יאפשרה של מנגנונים מתקדמים, אשר יאפשרויים, אשר יאפשרויים, אשר יאפשרויים, סימולציה מיקרו-מתאים למנגנוני בקרה מיקרו-תחומי תפקוד, אשר יאפשרויים, אשר יאפשרורטיקולאריים, סימולציה של סימולציה של סימולציה microasconfluscaleerquareconflugraphics-תחומית, אשר יאפשרורציונלית, אשר יאפשרו כמשמעו, מאפשר סימולציה microas-מחדשניים, מאפשר סימולציה של סימולציה microas-מתאים-מתאים למנגנוני בקרה microas-מתאים-מתאים-מתאים-מתאים-מתאים-מתאים-מתאים-מחדשניים, אשר יאפשר

מסקנה

תנועות פירוק שקרים בלב העיוות והכישלון של חומרים מתכתיים בטמפרטורות גבוהות.מ ⁇ וטפס של פירוקים בודדים להתנהגות קולקטיבית המייצרת עקומות חולות ונזקי חלל, הבנת המנגנונים האלה חיונית לסגסוגת אנרגיה גבוהה וחזקה יותר, גם על ידי שילוב חומרים מתקדמים יותר של עיצוב, אסטרטגיות עיבוד, וציפוי מגן, מהנדסים הרחיבו את חיי השירות של הדינמיקה תובענית ביותר של שיטות מחקר מתקדמות יותר, אך לא רק שיפורי יותר, אלא גם של תכונות מכניות יותר, אלא גם של תכונות מתקדמות יותר של מודלים מתקדמים יותר, אלא גם של מודלים מתקדמים יותר, אלא גם של עיצוב, אלא גם של מודלים מכניים מתקדמים יותר, אך מבטיח שיפורים מתקדמים יותר, אך מבטיחות יותר של שיטות עיבוד, אך יותר של מודלים מתקדמים יותר, אך מבטיח שיפורים מתקדמים יותר של שיטות עיבוד, וכיסוי מתקדם יותר של שיטות עיבוד, וכיסוי, וכיסויים מתקדמים יותר של שיטות עיבוד, וציפוי דרך הגנה, ואטרקציות, ואטרקציות יעילות יותר, ואטרקציות יעילות יותר, ואטרקציות יעילות יותר, ואטרקציות יעילות יותר של שיטות עיבוד, וכיסויים, וכיסויים, וכיסוי, וחיפוי, וציפוי דרך הגנה, וכיסויים, וחיפוי, וכיסויים, וחיפוי, וחיפוי, וכיסוי