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第1章 引言1

1.1 高温下服役的材料1

1.1.1 高温材料的特点1

1.1.2 作为高温材料的高温合金2

1.1.3 高温合金结构失效实例4

1.2 燃气涡轮发动机对高温材料的要求8

1.3 高温下服役材料的选择16

1.3.1 蠕变性能的拉森-米勒（Iarson-Miller）准则16

1.3.2 高温合金发展史18

1.3.3 镍作为高温材料的优势22

1.4 小结28

问题28

参考文献30

第2章 镍及镍合金的物理冶金学32

2.1 镍合金的成分-微观结构关系33

2.1.1 FCC相34

2.1.2 γ′相39

2.1.3 高温合金中的其他相47

2.2 镍及镍合金中的缺陷53

2.2.1 γ（FCC）相中的缺陷54

2.2.2 γ′相中的缺陷63

2.3 镍合金中的强化效应72

2.3.1 γ′相颗粒强化73

2.3.2 高温合金强化的温度相关性82

2.3.3 γ′合金中的反常屈服效应85

2.4 镍合金的蠕变行为89

2.4.1 镍的蠕变行为89

2.4.2 固溶强化镍合金中的蠕变强化94

2.4.3 沉淀硬化镍合金中的蠕变强化98

2.5 小结101

附录 镍表现的各向异性弹性103

问题107

参考文献113

第3章 单晶高温合金叶片的应用119

3.1 涡轮叶片的凝固工艺120

3.1.1 定向凝固叶片的熔模铸造法120

3.1.2 定向凝固过程中的传热分析130

3.1.3 定向凝固过程中缺陷的形成136

3.1.4 工艺过程对枝晶尺寸的影响142

3.2 单晶高温合金的成分优化143

3.2.1 指导原则1145

3.2.2 指导原则2147

3.2.3 指导原则3150

3.2.4 指导原则4154

3.3 单晶高温合金的力学行为162

3.3.1 蠕变行为162

3.3.2 疲劳行为178

3.4 涡轮叶片组的尺寸和形状设计186

3.4.1 涡轮叶片长度估算186

3.4.2 涡轮叶片组平均半径的选择189

3.4.3 叶片横截面出口角度估算190

附录 孤立枝晶的生长（用半球状针近似）192

问题193

参考文献200

第4章 涡轮盘用高温合金206

4.1 涡轮盘用合金的制备工艺206

4.1.1 铸造与锻造工艺210

4.1.2 粉末冶金工艺219

4.2 涡轮盘合金的成分、微观组织与性能224

4.2.1 指导原则1224

4.2.2 指导原则2233

4.2.3 指导原则3239

4.3 涡轮盘的服役寿命评估245

4.3.1 几何形状简化的涡轮盘应力分析245

4.3.2 涡轮盘的寿命评估方法247

4.3.3 涡轮盘的无损检测258

问题259

参考文献263

第5章 环境作用下的涂层损伤268

5.1 高温合金涂层的沉积工艺270

5.1.1 电子束物理气相沉积270

5.1.2 等离子喷涂272

5.1.3 包埋渗和化学气相沉积方法277

5.2 热障涂层281

5.2.1 隔热效果评价281

5.2.2 热障涂层陶瓷材料的选择282

5.2.3 陶瓷层热传导的控制因素285

5.3 涂覆涂层289

5.3.1 镍基涂覆涂层的氧化行为291

5.3.2 带涂覆涂层高温合金的力学性能296

5.4 扩散层302

5.5 热障涂层体系的失效机理308

5.5.1 引言308

5.5.2 TBC涂层体系失效机理分析309

5.5.3 寿命评估模型314

5.5.4 缺陷对近热生长氧化层的作用316

5.6 小结319

问题319

参考文献322

第6章 总结和展望333

6.1 涡轮叶片用高温合金的发展趋势335

6.2 涡轮盘用高温合金和工艺的发展趋势339

6.3 结束语342

参考文献343