在750°C下，单晶镍基超合金中的脆性流动现象及微观孪生现象

六种[001]取向镍基单晶超合金在750℃压缩变形中均呈现Protevin-Le Chatelier效应，但临界应变和应变范围存在差异。微观分析表明后五种合金初始变形以抗相位边界滑移为主，而DD4125合金在屈服前即出现堆垛层错滑移和微孪生。研究揭示单原子/6<112>部分穿透γ'析出物是导致堆垛层错和微孪生的关键机制，且这些变形机制在所有合金中均频繁发生，与应力-应变曲线的锯齿形流动无关。Type C锯齿流源于滑移与孪生的级联效应而非渐变过程。

　　

摘要

本文研究了六种[001]取向的单晶（SC）镍基超合金DD4125、CMSX-4、DD6、René N5、DD11和DESC-1在750°C和3.0×10^-4 s^-1的应变率下的流动行为和变形模式。我们发现，在所有实验合金的塑性变形过程中都存在Protevin-Le Chatelier（PLC）效应，尽管在PLC效应开始的临界塑性应变以及该现象出现的应变范围上存在差异。对变形试样的微观结构分析表明，与之前的研究结果不同，后五种SC超合金的初始塑性变形主要由反相界面剪切作用控制。然而，对于DD4125超合金而言，除了上述变形机制外，在屈服后不久且PLC效应出现之前，堆垛错位剪切和微孪晶形成也开始起作用。同时，我们还发现，在DD4125和DESC-1合金中，正是那些1/6 <112>方向的晶粒部分穿透了γ'析出物，最终导致了堆垛错位和变形微孪晶的形成；而在所有实验合金中，无论应力-应变曲线上是否仍然出现锯齿状流动，堆垛错位剪切和微孪晶形成都会随着应变的增加而频繁发生。我们的研究还表明，镍基超合金应力-应变曲线上C型锯齿状流动的出现并非由于塑性变形过程中堆垛错位剪切和微孪晶形成的逐渐累积，而是由于这两种过程在大尺度上的级联效应。

图形摘要

本文研究了六种[001]取向的单晶（SC）镍基超合金DD4125、CMSX-4、DD6、René N5、DD11和DESC-1在750°C和3.0×10^-4 s^-1的应变率下的流动行为和变形模式。我们发现，在所有实验合金的塑性变形过程中都存在Protevin-Le Chatelier（PLC）效应，尽管在PLC效应开始的临界塑性应变以及该现象出现的应变范围上存在差异。对变形试样的微观结构分析表明，与之前的研究结果不同，后五种SC超合金的初始塑性变形主要由反相界面剪切作用控制。然而，对于DD4125超合金而言，除了上述变形机制外，在屈服后不久且PLC效应出现之前，堆垛错位剪切和微孪晶形成也开始起作用。同时，我们还发现，在DD4125和DESC-1合金中，正是那些1/6 <112>方向的晶粒部分穿透了γ'析出物，最终导致了堆垛错位和变形微孪晶的形成；而在所有实验合金中，无论应力-应变曲线上是否仍然出现锯齿状流动，堆垛错位剪切和微孪晶形成都会随着应变的增加而频繁发生。我们的研究还表明，镍基超合金应力-应变曲线上C型锯齿状流动的出现并非由于塑性变形过程中堆垛错位剪切和微孪晶形成的逐渐累积，而是由于这两种过程在大尺度上的级联效应。

图形摘要