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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1 145

3.2.2 指导原则2 147

3.2.3 指导原则3 150

3.2.4 指导原则4 154

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1 224

4.2.2 指导原则2 233

4.2.3 指导原则3 239

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

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