热暴露对表面预形变单晶合金组织和性能的影响

针对[001]取向的DD11单晶合金,在垂直于[001]方向进行2种强度的铸钢弹丸喷丸强化以引入表面预形变,采用电子背散射衍射(EBSD)、扫描电镜和硬度测试等方法研究了预形变后表层组织;后续不同温度热暴露完成后,采用扫描电镜和硬度计,研究了热暴露温度和预形变程度对表层组织和硬度梯度的共同影响;并且表征了喷丸+热暴露后单晶合金的高温疲劳性能。结果表明,单晶合金喷丸预形变后表面出现[110]和[111]取向的亚晶,同时出现表面应变硬化效果;随着形变程度的增大,亚晶取向角、旋转亚晶层深度和硬化效果也随之增大。随着热暴露温度升高,预形变表面形变组织呈现球化-零星不连续胞状组织-连续胞状组织-再结晶的动态回复过程,硬化效果也随之松弛;形变程度越大,开始出现动态回复过程的温度越低,但喷丸+1060℃/2 h热暴露并未观察到再结晶。相比磨削状态,喷丸+热暴露后,1060℃轴向疲劳寿命有所提高。1060℃/350 MPa/R=–1/轴向疲劳源呈现内部萌生为主源,表面为次源的状态。     

DD5合金单晶双联整铸导向叶片的热工艺匹配性

研究了DD5合金单晶双联整铸导向叶片热工艺顺序对组织和性能的影响。结果表明,DD5合金标准热处理后,合金组织由碳化物、残留共晶相和规则立方状的γ'相组成。与标准热处理相比,时效前后的焊接,碳化物形貌和数量无明显变化,γ'相和基体通道尺寸呈不均匀分布,γ'相的立方化程度降低,可见锯齿状的γ'/γ相界面,基体通道可见细小不规则的二次γ'相。与时效后进行钎焊工艺相比,时效前进行钎焊工艺的γ'/γ相界面锯齿化程度较轻,γ'相的立方化程度稍好,对合金870 ℃拉伸性能、980 ℃/250 MPa和1093 ℃/158 MPa持久性能没有明显影响。考虑到叶片研制生产工序的安排,建议DD5合金导向叶片先进行标准热处理,再安排焊接工序。     

夹杂物对FGH96合金低周疲劳寿命的影响及寿命预测

本文通过人工植入Al2O3 和SiO2夹杂物的方法,制备含不同尺寸夹杂物的FGH96合金低周疲劳试样,在650℃下进行不同应变幅的低周疲劳试验,对试样断口进行观察、统计分析,定量分析了夹杂物的尺寸、位置、种类和外加载荷应变幅对低周疲劳寿命的影响,建立了夹杂物特性与低周疲劳寿命的关系。结果表明,应变幅为0.8%,疲劳源区以内部夹杂物为主;当应变幅为0.9%时,疲劳源区为表面夹杂物和不含夹杂物的试样表面的占比增大;当应变幅为1.0%和1.2%时,疲劳源区全部为不含夹杂物试样表面;随应变幅自0.8%增至1.2%,源区位置逐渐由内部夹杂物向表面夹杂物、不含夹杂物的试样表面转移。在应变幅为0.8%时,建立了内部和表面夹杂物面积与低周疲劳寿命的定量关系式,研究了夹杂物种类对低周疲劳寿命的影响,在一定夹杂物尺寸范围内,SiO2夹杂物比Al2O3夹杂物对低周疲劳寿命危害更大,其原因在于SiO2夹杂物周围由于γ’相贫化区的存在而产生的粗大晶粒降低了合金的低周疲劳寿命,同时,研究了夹杂物距试样表面距离与低周疲劳寿命的关系。     

GH6159合金成分−组织−性能关联研究

目的 研究不同成分GH6159合金冷拉态和热处理态显微组织的变化情况,分析不同成分对合金室温和高温拉伸性能的影响规律,为GH6159合金成分优化与性能提升提供理论指导。方法 基于MP159合金成分,设计熔炼了4种不同成分的GH6159合金,经锻造开坯和热轧,进行了拉伸率为48%的冷拉变形和663 ℃/4 h的时效热处理,分别制成冷拉态和热处理态GH6159棒材,采用MTS 8810拉伸实验机进行室温和595 ℃的高温拉伸测试,获得了不同成分合金冷拉态和热处理态的室温和595 ℃高温拉伸性能,结合OLYMPUS−PM3光学显微镜和Tescan Mira 3 XMU扫描电子显微镜观察了显微组织的变化情况。结果 GH6159冷拉态棒材内存在大量的变形孪晶,热处理态组织内析出了弥散分布的强化相,合金拉伸性能主要受到基体元素和强化相元素的影响。结论 较高含量的Co、Cr、Ni基体元素有利于提高冷拉态GH6159合金的室温和高温拉伸强度,而Al、Ti、Nb强化相元素会提高热处理态GH6159合金的室温拉伸强度,但过高的Ti元素会降低合金强度,一定含量的Al、Ti、Nb元素有利于提高冷拉态和热处理态合金的高温塑性。     

航空发动机用单晶叶片薄壁效应研究

通过制备不同截面尺寸的二代含RE单晶高温合金精铸试样,研究了不同测试条件下截面尺寸对单晶高温合金持久性能的影响。结果表明,1 100℃/130 MPa条件下,由于剧烈氧化作用,来源于相同的单铸大试棒的1 mm板状试样和准5 mm标准大试样的持久性能存在显著尺寸效应,而在980℃/250 MPa条件下不存在显著尺寸效应。无论在1 100℃/130 MPa,还是980℃/250 MPa条件下,叶身取1 mm厚板状试样和单铸大试棒取1 mm厚板状试样持久性能相当,冶金组织效应不显著。     

高温合金超薄带材屈服轨迹的晶粒尺度依赖性研究

为了研究高温合金超薄带材屈服轨迹的晶粒尺度依赖性，通过单向拉伸试验和不同加载比例的双向拉伸试验获得了不同厚度和晶粒尺寸的高温合金超薄带材的试验屈服轨迹。结果表明，随着高温合金带材晶粒尺寸的增大，屈服轨迹整体向内收缩，且形状由椭圆形向方形转变，证明了高温合金带材屈服轨迹存在晶粒尺度依赖性。同时，评估了四种典型宏观屈服准则预测不同厚度与晶粒尺寸高温合金带材屈服轨迹的能力，发现Yld2000-2d屈服准则拟合精度最高，但随着带材厚度减小或晶粒尺寸增大，其预测精度逐渐下降。     

GH2909合金锻件持久缺口敏感性组织分析

针对GH2909合金锻件呈现的不同程度缺口敏感性问题,采用金相分析、扫描电镜、断口分析等手段,开展持久试样组织分析。结果表明:在某种特定的析出相分布状态下,GH2909合金是否呈现持久缺口敏感性是一个概率性事件;当Laves相连接成薄膜包覆晶界时,合金呈现缺口敏感性的概率显著提升。     

Ru含量对镍基高温合金铸态及热处理后组织的影响

对3种不同Ru元素含量的新型镍基高温合金铸态、热处理态的组织进行观察,研究了Re元素对合金凝固组织的特征及元素偏析行为的影响。结果表明:随着Ru元素含量(质量分数)的增加,合金γ′相的回熔温度及固相线温度(初熔温度)分别升高和降低,而液相线温度无显著变化;铸态合金组织的枝晶偏析明显,其枝晶干和枝晶间γ′相的尺寸及体积分数均呈下降趋势;铸态合金的主要强化元素的偏析,呈先升高后降低的趋势;经标准热处理后,合金中共晶组织消除,Ru元素含量的增加降低了合金的最高固溶处理温度。     

六西格玛在提高单晶叶片弦长合格率中的运用

为提高某型发动机单晶叶在精密铸造过程中的叶片弦长合格率,运用了六西格玛统计技术对某型号发动机单晶叶片在精密铸造过程中工艺、管理等数据进行了详细分析,确定了影响叶片弦长的关键因素。通过对模具相应部位进行修改,对工艺流程进行相应改进,对该型号单晶叶片4个截面改进前后弦长数据进行了对比。结果表明,运用六西格玛统计技术可以提高精密铸造单晶叶片尺寸的合格率。