高温合金的蠕变试验

高温合金是一种即使在高温下也能保欧洲杯足球竞彩持高强度和抗蠕变性能的材料。

高温合金的性能可以通过应用热障涂层或TBC进一步提高，TBC是封装组件的陶瓷涂层，提供环保和高热阻。结合层用于将高温合金与TBC结合。在氧气存在的高温下长时间保持合金会导致结合层的形成。在形成时，氧向内扩散，而各种组成元素以不同的速度向外扩散到表面。

由于所有材料的力学性能都随温度而变化，测量各种粘结层在宽温度范围内的行为对于设计和模拟欧洲杯足球竞彩性能增强的超级合金非常重要。纳米压痕提供了一种合适的方法来研究随时间和温度变化的层力学性能，以了解高温合金组件在使用条件下发生的复杂力学相互作用。

过程

使用的程序是:

• 将商用的CM-247LC镍基高温合金样品在空气中加热，生成复合梯度结合层。
• 对样品进行了横切和抛光，以显示微观结构层
• 图1中的SPM图像显示了不同的微观结构区域，可以通过其不同的表面纹理来区分。

图1所示。样品横截面表面的SPM图像显示了被表征的粘结层。使用用于执行测试的相同探针尖端收集图像，允许非常精确的测试定位。

• 区域1由W、Cr析出的NiAl基体组成，区域2由Pt、Ni、Al固溶体组成。
• 在25到750°C的温度范围内，进行了纳米压痕蠕变试验。采用动态蠕变试验技术，在准静载荷函数上叠加一个特定参考频率的小振荡，允许在整个试验过程中连续测量接触刚度。
• 参考蠕变试验是基于接触面积和接触刚度之间的关系来确定材料在长时间内的性能。
• 纳米压痕蠕变试验在25,500,650和750°C下进行，持续时间为1500sHysitron TI 950采用Berkovich压头探针的纳米力学测试系统。

结果

利用该仪器的原位SPM成像能力，选择并确定了纳米压痕蠕变试验的位置。图2显示了在650°C下采集的SPM图像示例。图3(左)显示了在每个区域的每个温度下的蠕变试验数据，显示了准静态载荷不变时压痕深度随时间的增加情况。

图2。在650°C下采集的2区压痕的SPM图像。

图3。(左)各温度的蠕变数据显示了试验过程中压痕深度的变化。(右)每一温度下硬度随时间的衰减与压痕深度的增加有关。

图4。(左)应变率与应力从每个蠕变试验，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是变化的，而区域1的一致结果表明蠕变机制是恒定的。

随着压痕深度的增加，图3(右)显示了硬度的相应下降。在25°C进行的测试作为基线，因为在室温下预期蠕变很小。随着温度的升高，初始硬度降低，蠕变速率加快。

稳态状态下的蠕变由以下方程描述:

ε=σ^米e^{q / RT}

式中，e为应变速率，A为比例常数，m为应力指数，Q为活化能，R为气体常数，T为绝对温度。

应变速率确定为:

ε=Κ/Κ

其中k为接触刚度。

通过取对数e和对数H的斜率来确定应力分量，如图4(左)所示。

应力指数作为温度的函数如图4(右)所示，它表明在第1区测试的温度范围内，单一的蠕变机制占主导地位，而第2区应力指数的巨大变化表明存在竞争机制在工作。

结论

纳米压痕蠕变测试有助于测量小体积材料的蠕变行为，包括复杂多层系统中的单个薄层。nanoDMA的使用^®随xSol高温台上Hysitron TI 950该平台能够精确定位感兴趣的层位，并在高达800°C的温度下进行长时间的测量。

这些信息来源于布鲁克纳米表面公司提供的材料。欧洲杯足球竞彩

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