DZ40M合金的热疲劳性能

采用扫描电子显微镜研究DZ40M定向凝固钴基高温合金的热疲劳性能。结果表明,随着上限温度的升高,裂纹扩展速率增加,热疲劳抗力降低。在上限温度相同时,随着保温时间的延长,热疲劳性能提高,在合金表面形成均匀致密的氧化物保护膜有利于热疲劳性能的提高。由于碳化物与基体的热膨胀系数不同,合金在受温度交替变化时,易在基体和碳化物界面处产生裂纹孔洞,从而萌生裂纹。热疲劳裂纹通过裂纹孔洞的相互连接向前扩展     

温度对镍基单晶高温合金SRR99持久各向异性行为的影响

为了揭示单晶高温合金SRR99在650-1040°C温度范围内及典型应力条件下的持久各向异性行为,采用扫描电镜和透射电镜对持久实验后试样的断口形貌和微观组织演化进行研究。从Larson-Miller曲线看出,在中低温条件下,[001]取向单晶具有最好的持久性能,而[011]和[111]取向的持久性能相差不大;随着温度的升高,3个主取向的持久性能的差异逐渐缩小,到1040°C时几乎相同。通过断口形貌和组织观察,分析[001]取向单晶持久性能较佳的原因,同时探讨取向偏离度对[001]取向单晶持久性能的影响。     

Effect of carbon on microstructure and mechanical properties of DD99 single crystal superalloy

The effects of carbon on the microstructure and mechanical properties of DD99 single crystal superalloy were investigated. The results show that stress rupture life of DD99 alloy possesses peak value at carbon content of 0.03%（mass fraction）. As carbon addition is greater than 0.03%, the stress-rupture life decreases with the increase of carbon content. The tensile strength and yield strength of DD99 alloy reach peak value at 0.08% carbon and 760 ℃. On the contrary, the tensile strength and yield strength have minimal values at 0.08% carbon and 900℃. The tensile ductility of DD99 alloy basically decreases with the increase of carbon content at 760 ℃ or 900 ℃. The amount of carbides greatly increases with the addition of carbon content. Dislocation moving is retarded by carbides so that dislocation networks are apt to form, which has an important role on the mechanical properties in DD99 single crystal superalloy.     

γ′相对高钨镍基高温合金拉伸和持久变形行为的影响

对K416B高钨高温合金进行固溶和时效处理以调整其中γ?相的形貌使其具有两种尺寸,研究了铸态和热处理态合金的拉伸和持久变形行为。结果表明,铸态K416B合金中的γ?相在基体中分布均匀,其平均尺寸为200 nm,能有效阻碍位错在基体中运动从而使其屈服强度提高。在热处理态的K416B合金中析出了两种γ?相,其尺寸分别为1μm和100 nm。在热处理态K416B合金的室温拉伸过程中全位错剪切大尺寸初生γ?相和以Orowan机制绕过小尺寸二次γ?,使其屈服强度降低。在高温下二次γ?相更容易粗化而使γ基体的宽度增大,促进位错剪切γ?相而使持久应变速率提高。同时,在持久变形过程中纳米级W6C颗粒在γ-γ?相界面弥散析出消耗大量W元素降低γ-γ?两相的错配度,使合金的强化水平下降而导致其持久寿命大幅度降低。     

单晶高温合金的冷热疲裂纹生长行为研究

研究了3种不同镍基高温合金在不同的热循环温度下的热疲劳性能.结果表明,单晶高温合金具有较好的热疲劳抗性,分别用光学显微镜和扫描电镜对热疲劳裂纹的萌生和扩展行为进行观察发现,裂纹首先在缺口处萌生,而在不同合金中裂纹的扩展行为具有显著差异.在单晶高温合金中裂纹的扩展方向与枝晶生长方向成45°,而在Mar-M002多晶定向合金中,裂纹则主要沿着枝晶间区域的共晶和碳化物进行扩展.扩展方式的不同对合金的热疲劳抗性会产生很大的影响.     

热处理对M951合金显微组织及拉伸性能的影响

研究了热处理制度对M951合金组织和性能的影响,探讨了影响该合金塑韧性的微观机制.结果表明,经1050℃,4h,AC处理后,合金的强度较铸态有所降低,但塑性得到较大改善;采用1220℃,4h,AC 870℃,24h,AC处理后,合金强度大为提高,但塑性明显降低:经1220℃,4h,AC 1050℃,4h,AC 870℃,24h,AC处理后合金综合性能最佳.高温时效处理对提高合金塑性非常有利,并对γ相尺寸和正方度的调整均有显著影响.     

抽拉速率对DZ951合金组织和性能的影响

系统研究了抽拉速率对DZ951合金组织和性能的影响.试验结果表明:随着抽拉速率的增大,合金的定向凝固组织由粗枝状晶向细枝状晶演变,γ’相体积分数没有明显的变化但尺寸有所减小,而γ’相的形状逐渐趋向于规则立方;共晶含量、疏松水平和偏析程度都随抽拉速率的增加而变大;拉伸强度和伸长率都呈现出先减小而后增大的趋势.     

DD32单晶组织对电子束浮区熔炼技术定向凝固的响应

采用电子束浮区熔炼技术对快速凝固法(HRS)制备的DD32单晶进行了重熔定向凝固处理，对在不同扫描速率下处理的DD32单晶重熔定向凝固组织进行了深入观察分析。结果表明，固液界面温度梯度是电子束扫描速率的函数，当电子束扫描速率为0．2mm／min时，固液界面的温度梯度≥1000K／cm。DD32合金较高的溶质含量及相对较高的扫描速率导致成分过冷而使单晶难于形成。当电子束扫描速率大于一定数值时，重熔后的定向凝固组织内可以观察到细晶和粗晶两种柱状晶区；熔区形态的变化和强烈对流是造成此时温度场和溶质场分布不均匀的最主要原因。     

M951合金的热疲劳行为

测试了3种镍基合金和1种定向钴基高温合金矩形缺口试样的热疲劳行为.试样缺口处萌生裂纹的扩展长度作为热循环次数的函数.实验结果表明新型镍基导向叶片材料M951合金的热疲劳裂纹萌生速率和裂纹扩展速率最低.M951合金的热疲劳裂纹主要沿晶内枝晶间扩展,主裂纹生长以裂纹尖端连续开裂的形式进行.     

C和B的含量对K417G镍基高温合金的凝固行为和高温持久性能的影响

对不同C、B含量的K417G合金进行DTA分析、等温淬火实验和950℃/235 MPa持久性能测试,并观察其组织形貌,研究了C、B含量对K417G镍基高温合金的凝固行为和高温持久性能的影响。结果表明,在合金的凝固期间C含量影响碳化物的析出温度和初生碳化物的含量,且随着C含量的提高而提高;共晶组织的析出温度主要受B元素含量影响,且共晶含量随着B含量的提高而提高。合金在950℃/235MPa条件下持久变形期间其断裂机制为裂纹在晶界处萌生并沿晶界扩展,晶界处的MC型碳化物分解成富Cr的M₂₃C₆型碳化物而使晶界的稳定性降低;在合金成分范围内提高B元素含量能改善合金在高温变形期间的晶界强度,因此适当降低合金中的C含量和提高B含量有助于改善合金的高温持久性能。