单晶高温合金DD6的中温横向持久性能

在800,850,900℃的温度条件下,对第二代单晶高温合金DD6的横向持久性能进行了研究.结果表明:与相同条件下的纵向即[001]取向持久性能相比,合金横向持久寿命低于纵向持久寿命.在相对较高温度下,合金横向与纵向的持久寿命在数值上相差较小;在相对较低温度下,合金横向持久寿命明显低于纵向.随着实验温度的升高,扩散蠕变作用增强,韧窝断裂的倾向增加,同时枝晶间和枝晶干变形均匀,横向持久性能相对提高而接近于纵向持久性能.垂直于应力轴的一次枝晶界和枝晶间区域的存在,是横向持久性能低于[001]取向的主要原因.     

单晶高温合金DD6再结晶晶界析出相特征及其形成机制

对单晶高温合金DD6进行表面吹砂处理,然后进行固溶与时效真空热处理,采用SEM,TEM,EPMA和Thermo-Calc的方法研究了单晶合金DD6再结晶晶界析出相的特征及其形成机制.结果表明,经过吹砂处理的DD6合金在固溶与时效热处理过程中发生再结晶.再结晶晶界出现析出相,分析表明析出相为M_6C碳化物,该碳化物呈粒状析出,尺寸约为0.5μm,数量极少,富含W,Re和Mo,且Cr,Nb和Co的含量与合金名义成分差别不大,而Al,Ta和Ni含量较低.由于再结晶晶界上C元素的聚集效应,C原子在晶界上达到一定浓度后即与一定数量的W,Mo等μ相形成元素发生相变反应,抑制了合金析出μ相的倾向.又因为DD6合金W含量较高,而Cr含量较低,抑制了M_(23)C_6碳化物,有利于析出M_6C碳化物.     

镁合金铸轧过程中表面点状偏析形成机制

研究了DD6单晶高温合金二次γ'相的析出规律和二次γ'相对持久性能的影响.结果表明；DD6合金固溶保温后炉冷,基体通道内有细小的二次γ'相析出；固溶后1120℃/4 h一次时效空冷,基体通道内有大量的二次γ'相析出；固溶后1120℃/4h一次时效炉冷,基体通道内没有二次γ '相析出;固溶并一次时效后在870℃二次时效过程中,随保温时间增加二次γ'相逐渐溶解,32 h时效后二次γ'相完全消失,在随后空冷过程中没有二次γ '相析出.基体通道内的二次γ'相阻碍基体中位错的运动,促使位错剪切一次γ'相,因此基体通道内的二次γ'相降低DD6合金760℃/785MPa持久寿命；DD6合金标准热处理后,基体通道内的二次γ'相消失,760℃/785MPa持久寿命显著提高.     

吹砂、抛光及其电解腐蚀后处理对单晶高温合金表面组织和再结晶行为的影响

采用吹砂处理、砂带抛光、毡轮抛光3种表面处理使铸态单晶(SX)Ni基高温合金叶片表面形成塑性变形层,对叶片表面变形层进行电解腐蚀实验,然后进行标准热处理,研究了单晶高温合金叶片表面处理的变形层及其电解腐蚀后显微组织。结果表明:3种表面处理的铸态单晶高温合金叶片表面变形层深度分别约为6,3.5μm和2μm,并在吹砂处理和砂带抛光的表面变形层周围存在显微裂纹;表面变形层电解腐蚀过渡区内存在大量γ′变形组织,且3种表面处理的塑性变形残存量依次递减,而变形层完全电解腐蚀区内无塑性变形痕迹;标准热处理后,变形层未电解腐蚀区存在凹陷特征和再结晶晶粒,但无塑性变形痕迹;变形层完全电解腐蚀区无明显凹坑和再结晶晶粒。     

浇注温度对DD6单晶高温合金凝固组织的影响

研究了浇注温度对第二代单晶高温合金DD6凝固组织的影响.结果表明,随着浇注温度的降低,DD6合金的一次枝晶间距稍有增加,枝晶干与枝晶间γ′相尺寸略有增大,γ-γ′共晶相尺寸增加,共晶含量略有减少,合金中主要元素偏析明显减轻.     

单晶高温合金定向凝固过程中条带的形成机制

在单晶高温合金的定向凝固过程中,有时会形成条带.为此,对它的形成机制进行了研究.结果表明:条带具有明显的起始位置,一次枝晶与合金基体的一次枝晶方向平行,条带的宽度随单晶的生长过程没有变化,与小角度晶界有明显不同的特征.在单晶高温合金的凝固过程中,陶瓷型壳的表面缺陷可能是合金晶体形核的凹面靠背基底.当枝晶前方的过冷度超过晶粒形核所需要的过冷度时,合金的条带形成.用模拟试验对条带的形成机制进行了试验验证.     

单晶高温合金再结晶形核条件及长大机制

对DD6单晶高温合金进行表面压痕处理,然后在不同温度(1220、1270和1310℃)热处理2h,研究合金再结晶的形核和长大行为.结果表明:γ'相溶解是再结晶的必要条件；再结晶晶粒以外,产生大量的亚晶界,离压痕中心越近,亚晶界密度越大,亚晶聚合粗化是再结晶的形核和长大机制.在γ'相溶解温度以上,γ'相对再结晶的形核和长大无明显影响.     

DD6单晶高温合金叶片小角度晶界组织

采用扫描电镜和透射电镜研究了DD6单晶高温合金叶片小角度晶界的铸态组织、热处理组织和长期时效组织.铸态小角度晶界组织中,粗大γ′相和块状共晶沿晶界析出；热处理小角度晶界组织中,晶界上有一薄层γ相,晶界两侧的γ′相立方化较好,但由于小角度晶界的存在,γ′立方体不完整；1070℃长期时效500 h小角度晶界组织中,晶界上析出粒状碳化物,无TCP相析出,DD6单晶高温合金小角度晶界组织有很好的稳定性.     

DD6单晶高温合金980℃蠕变性能研究

研究了第二代单晶高温合金DD6的[001],[011]和[111]取向980℃不同应力条件的拉伸蠕变性能.结果表明,DD6合金的蠕变性能良好,并具有蠕变各向异性;与[011]和[111]取向相比,应力对[001]取向的合金蠕变寿命影响较小;蠕变过程中由于晶体转动[001]结晶取向与主应力轴方向偏离度逐渐减小,而[011]和[111]结晶取向与主应力轴方向偏离度有所增加;[001]取向的合金加工硬化倾向性较大,[011]和[111]取向的合金加工硬化倾向较小.     

Effects of Dendritic Orientation on Stress Rupture Properties of DD6 Single Crystal Superalloy

 DD6 single crystal superalloy slabs were prepared with seed method in the directionally solidified furnace with high temperature gradient. The transverse stress rupture properties and fracture behaviour of the alloy at 760 ℃/758 MPa, 850 ℃/550 MPa and 980 ℃/250 MPa were investigated and compared with those of longitudinal specimens. The transverse stress rupture lives are corresponding with the longitudinal stress rupture lives at 760 ℃/758 MPa and 850 ℃/550 MPa. The transverse stress rupture lives are slightly less than the longitudinal stress rupture lives at 980 ℃/250 MPa. The fracture mechanism of the transverse stress rupture of the alloy at 760 ℃/758 MPa shows quasi-cleavage mode and the fracture mechanism at 980 ℃/250 MPa shows dimple mode, while the fracture mechanism at 850 ℃/550 MPa shows quasi-cleavage and dimple mixture mode. At higher temperature and lower stress, the microcracks are easier to initiate and interconnect in the transverse specimen than those in longitudinal specimen because there are interdendritic regions perpendicular to the axis of stress.