γ'相(或Ni3Al)本身具有许多独特的力学性能,人们在进行了大量实验研究后,发现如下重要特性:


(1) γ'相的强度存在反常温度效应,在某一温度范围内,屈服应力随温度升高而增加。而高温合金的屈服应力则在一定的温度下保持不变,在此峰值温度以上则急剧下降。


(2) 在峰值温度以下,应变速率敏感性非常低,屈服应力几乎不随应变速率而变。在峰值温度以上,应变速率敏感性剧烈增加。


(3) 具有拉压不对称性和不遵守Schmid定律的现象,并且此现象强烈依赖于晶体取向。


  在大量观察位错特征和计算机模拟位错芯结构的基础上,人们提出许多模型解释γ'相和高温合金的各种力学特性,如交滑移(K-W)模型、交滑移钉扎(CSP)模型、位错交互作用(TDJ)模型、锁住脱锁(CCLC)模型、修正的CSP模型等。尤其是Kear 和 Wilsdorf 指出,由于(111)面的反相畴界能高于(001)面,导致了八面体转向六面体的交滑移,从而形成了不可动的位错锁。CSP模型在此基础上,设想位错的某一段从(111)面交滑移到(001)面上形成钉扎点,越易于形成钉扎点时,则对运动位错的阻碍作用越大。


  单晶高温合金的力学性能与相密切相关片其具有许多相似之处。Ebrahimi 等人利用此模型成功地解释了[236] 取向PWA1472 单晶合金中分切应力低的滑移系优先启动的现象。K-W模型虽能解释反常温度效应等许多力学特性,但却难以解释拉压不对称性,Lall等人根据位错芯宽度效应很好地说明了高温合金屈服强度的拉压不对称性,Yalnaguchi等人则对Ni3Al {111}面滑移的拉压不对称性给出了合理的解释。


  但由于具有完全共格的两相结构,也存在明显差异。研究结果表明,单晶高温合金根据拉伸变形行为和微观特征不同均可分为三个温度区间。低温时,屈服强度保持为常数且不随应变速率而变,高温时,屈服强度随温度线性降低,并且在温度不变时,随应变速率减小而降低。中温范围则为过渡区间。转变温度与应变速率有关,如在PWA1480合金中,在低应变速率时,强度从760℃开始下降,在高应变速率时,直到815℃才开始降低。相应地,在低温范围内,位错切割γ'相占主导地位,高温时,变形由位错在γ'相间绕越过程控制,中温范围则表现为由切割向绕越转变的特征。