小角度晶界对DD6单晶高温合金持久性能和断裂特征的影响(英文)

用双籽晶法制备了带有扭转小角度晶界的DD6单晶高温合金双晶试板。在760℃/758 MPa, 850℃/550 MPa 和 980℃/250 MPa条件下研究了小角度晶界对合金持久性能和断裂特征的影响,用扫描电镜分析了断口形貌和断裂机制。结果表明,晶界角度相对较小时,对合金的持久性能影响较小。在同一测试条件下,合金的持久性能随着晶界角度增大而减小。在同一测试条件下随着晶界角度增大,或者在相同晶界角度随着测试温度升高应力减小,持久断裂有逐渐出现沿晶断裂的趋势。     

DD6单晶高温合金二次γ’相的析出

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℃/4 h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℃/785 MPa持久寿命显著提高。     

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.     

一种常温间接测量液态高温合金表面张力的方法

由于液态合金与铸型界面间的相互作用,液态的自由表面与铸型表面接触处形成弯月形的空间曲面.基于此,提出了一种测量液相线温度下表面张力的方法.对于具有一定宽度结晶范围的高温合金,对定向凝固过程分析发现,凝固后的自由表面弯月形曲面在能够较为精确反映液相线温度下液态合金的弯月形曲面.在常温下测量弯月形曲面,根据Young-Laplace关系计算,就可以得到该合金液相线温度下的表面张力.通过对单晶高温合金DD6进行实验,得到液相线温度下DD6的表面张力约为1.34J·m~(-2).     

单晶高温合金拉伸性能二次取向效应

采用定向凝固方法制备了单晶高温合金二次取向试样,利用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、拉伸实验等分析研究了不同温度下二次取向对单晶高温合金DD6拉伸性能的影响。结果表明,在650、760、980℃温度下,单晶高温合金拉伸性能具有二次取向效应。随着二次取向偏离度的增大,抗拉强度具有降低的趋势。在760℃温度下,二次取向效应最为显著,在980℃温度下,二次取向效应最弱。二次取向偏离较大时,反常屈服行为消失。     

小角度晶界对单晶高温合金DD6拉伸性能的影响

采用两个籽晶制备了第二代单晶高温合金DD6小角度晶界试样,在800,850,900,950℃的条件下,进行了拉伸实验研究.结果表明:小角度晶界对合金仲长率有显著影响;在850℃,小角度晶界试样具有最大的伸长率:高于850℃,随着温度的升高小角度晶界试样伸长率具有明显下降倾向.小角度晶界对合金抗拉强度的影响较小;除角度大于约9°的小角度晶界外,相同实验温度条件下小角度晶界试样的抗拉强度大致相当.随着温度的升高和晶界角度的增大,小角度晶界强度降低而成为相对较为薄弱部位,从而导致拉伸性能的降低.     

单晶高温合金小角度晶界组织演化

研究了单晶高温合金不同状态小角度晶界组织的演变规律。从小角度晶界附近局部凝固热力学状态的角度,分析了小角度晶界铸态组织的形成。结果发现,由于整个单晶铸件由一个晶粒组成,连续分布在共晶中的γ′相不能额外形核,而是以小角度晶界一侧晶体为基长大,同时为了避免出现额外相界面,共晶中的γ相以晶界另一侧晶体为基长大,因而含有连续共晶的小角度晶界两侧倾向于形成不同的相。由于单晶高温合金基体相γ和析出相γ′粒子之间存在严格的晶体取向关系,以及在小角度晶界的限制下,标准热处理态合金中晶界处的γ′相粒子通常为不完整立方体。由于不同相之间严格取向关系作用,同时由于γ′相的体积分数明显占优,合金小角度晶界两侧同为γ′相的几率较高。     

小角度晶界对DD6单晶高温合金980℃拉伸性能的影响

针对第2代单晶高温合金DD6,采用籽晶制备了小角度晶界双晶试样.初步定量研究了小角度晶界对单晶高温合金DD6 980℃拉伸性能的影响.结果表明,随着小角度晶界角度的增加,试样的塑性显著降低,抗拉强度下降.与[001]取向标准试样的韧窝型断裂不同,小角度晶界试样出现不同程度的解理断裂特征,在晶界角度较大时,出现明显的沿晶断裂特征.与[001]标准试样相比,小角度晶界试样的断裂过程发生了变化,导致断裂机制发生变化.在980℃条件下,垂直于拉伸应力轴的枝晶界和小角度晶界将导致合金拉伸性能的降低.     

Effect of LAB on the Stress Rupture Properties and Fracture Characteristic of DD6 Single Crystal Superalloy

用双籽晶法制备了带有扭转小角度晶界的DD6单晶高温合金双晶试板。在760℃/758 MPa, 850℃/550 MPa 和 980℃/250 MPa条件下研究了小角度晶界对合金持久性能和断裂特征的影响,用扫描电镜分析了断口形貌和断裂机制。结果表明,晶界角度相对较小时,对合金的持久性能影响较小。在同一测试条件下,合金的持久性能随着晶界角度增大而减小。在同一测试条件下随着晶界角度增大,或者在相同晶界角度随着测试温度升高应力减小,持久断裂有逐渐出现沿晶断裂的趋势。     

Hf含量对DD6单晶高温合金铸态组织的影响

采用OM,SEM及EDS等方法研究了不同Hf含量对DD6单晶高温合金铸态组织的影响。结果表明,增加Hf含量,DD6合金凝固组织一次枝晶间距先增加后减小;共晶含量增加;枝晶干的γ′相无明显变化,枝晶间的γ′相稍有减小;合金的显微疏松无明显改变,合金元素偏析程度略有减小;合金含有颜色深浅明显不同的两种碳化物。