定向凝固钴基合金DZ40M高温缺口疲劳性能及其断口研究

研究了定向凝固钴基高温合金ＤＺ４０Ｍ７００℃和９００℃缺口疲劳性能有疲劳断口。结果表明,ＤＺ４０Ｍ合金具有较高的抗高温缺口疲劳破坏能力,７００℃和９００℃缺口疲劳强度分别为２８５ＭＰａ和２０３ＭＰａ,且表现出低的疲劳缺口敏感性,７００℃和９００℃疲劳缺口敏感度仅为０．１４６和．１５３。在交变载茶作用下,７００℃缺口疲劳裂纹是以小平面方式,沿着｛１１１｝滑移面扩展,而９００℃缺口疲劳裂纹是在交变载荷     

定向凝固和单晶高温合金的再结晶

本文系统分析了定向凝固和单晶高温合金再结晶的特点、危害以及影响再结晶的主要因素,阐述了再结晶的物理本质.再结晶行为受合金元素、变形程度、热处理温度及时间、变形速率、变形工艺等的影响.再结晶的物理本质是由铸态γ'相溶解控制的高能态畸变组织向低能态无畸变组织转变的过程.镍基定向凝固高温合金再结晶开始温度在1050℃左右,钴基定向凝固高温合金在1100℃左右.定向凝固和单晶高温合金的动态再结晶行为主要与高温氧污染和自由表面有关.再结晶对高温持久、疲劳性能影响较大,含再结晶层的断口源区表现为沿晶断裂.目前定向凝固构件上的再结晶检测普遍采用金相方法.     

定向凝固和单晶高温合金的再结晶研究

定向凝固和单晶高温合金具有优异的高温力学性能,是制造先进航空发动机涡轮叶片的主要材料.定向凝固和单晶高温合金的优异性能主要来源于消除了与主应力轴垂直的晶界,而再结晶的出现会显著降低合金的高温力学性能.针对近年来国内外对于定向凝固和单晶高温合金再结晶的研究,系统地介绍了定向凝固和单晶高温合金再结晶的特点、主要影响因素、再...     

定向凝固合金DZ17G的高温低周疲劳性能研究

研究了定向凝固镍基高温合金ＤＡ１７Ｇ在８００℃下的低周疲劳性能,得到其循环应力－应弯曲线和应变－寿命曲线,并用最小二乘法回归至Ｍａｎｓｏｎ－ｏｆｆｉｎ方程的数学表达式;对疲劳断口进行了宏观及微观分析,发现裂纹主要在试样内部及近表面缺陷外萌生,裂纹一旦形成即穿晶扩展,且扩展方向垂直于加载轴。     

合金元素对一种定向凝固钴基高温合金组织和性能的影响

本文研究微量合金元素Ｃ，Ｂ，Ａｌ，Ｚｒ对钴基高温合金组织和性能的作用，表明Ｃ，Ｂ含量增加，极为显著地提高合金高温持久性能，Ａｌ的影响次之，随Ａｌ含量增加，合金性能降低，Ｚｒ无明显影响，Ｃ和Ｂ有较为明显的交互作用。据此，研制成Ｘ４０Ｍ合金，该合金和Ｘ４０相比，高温持久性能和塑性都有极为显著的提高，可提高使用温度４５℃。合金有两种碳化物强化机制：碳化物承载和碳化物弥散强化，合金元素是通过改变合金相变温     

微弧火花渗碳对一种定向凝固高温合金表面再结晶的影响

目的研究微弧火花渗碳对定向凝固高温合金DZ125L表面再结晶的控制效果。方法对DZ125L合金进行吹沙变形处理,以石墨棒为碳的来源,通过微弧火花渗碳工艺在吹沙表面进行渗碳处理后,与直接吹沙的试样一起进行热处理,通过光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)等手段表征组织结构。结果与合金直接吹沙产生的表面再结晶相比,经过微弧火花渗碳+吹沙处理的样品,表面再结晶深度只有直接吹沙处理样品的60%。XRD分析表明,微弧火花渗碳处理后,合金表层产生了Ti C和(Cr,Mo)_(23)C_6等碳化物。能谱分析表明,渗碳样品截面外表层富集Ti、Mo、W、Cr、C等元素,产生了大量碳化物,进一步阻碍了再结晶晶界的迁移。微弧火花渗碳强化了合金表层,使合金在吹沙处理时产生的变形层较浅,抑制了再结晶表面形核。结论通过微弧火花渗碳工艺可以有效抑制定向凝固高温合金的再结晶。     

DZ417G镍基定向凝固高温合金的再结晶

研究了喷砂和机加工后DZ417G合金在热处理过程中的组织演化及其对拉伸、持久性能的影响.结果表明:喷砂和机加工后,DZ417G合金样品热处理后表面发生了再结晶.扫描电镜观察发现固溶处理样品中的再结晶晶粒呈等轴晶晶粒,而在时效处理后再结晶晶粒呈胞状形式生长.表层再结晶使室温拉伸强度有一定程度的降低,对高温拉伸强度影响不大.表面再结晶厚度在持久过程中增加.表层等轴晶再结晶组织使持久性能降低,二次胞状再结晶组织将导致持久性能的进一步降低.     

涂层对定向凝固高温合金表面再结晶的影响研究

主要研究一种涂层对喷砂诱发的定向凝固高温合金DZ125L表面再结晶的影响.定向凝固高温合金喷砂处理后,采用电弧离子镀工艺方法于喷砂表面涂覆涂层.结果表明:涂层Zr/ZrO2/NiCoCrAlYSiB对DZ125L合金中喷砂诱发的再结晶具有一定的抑制作用.NiCoCrAlYSiB涂层能够有效抑制合金基体表层氧化,不利于再结晶形成,另外涂层覆盖了合金基体表面,有效减少了表面再结晶的形核.研究还发现,Zr元素的添加可能有利于抑制基体元素的扩散,从而减缓再结晶晶界的迁移.     

一种定向凝固镍基高温合金的高温低周疲劳行为

本文研究了一种定向凝固镍基高温合金的高温低周疲劳行为。结合对合金微观变形结构的观察,分析了温度、应变保持时间对合金低周疲劳性能的影响。结果表明,温度对合金的变形有着明显影响,在760℃以下合金呈现循环硬化,而在850℃和980℃时则表现为循环软化,这是由于合金在不同温度范围内具有不同的微观变形机制。在应变峰值、应变谷值以及同时在应变峰值和谷值分别引入保持时间后,合金的高温低周疲劳寿命均有一定程度的降低。     

K40S钴基高温合金高温高周疲劳行为

研究了K40S合金700℃和900℃高周疲劳行为。结果表明：K40S合金具有低的高温疲劳缺口敏感性，合金在700℃和900℃温度条件下的疲劳缺口敏感性分别为0．025和0．035，合金低的缺口敏感性主要归因于合金良好的高温塑性。二次碳化物M23C6的高温动态时效强化有效地强化了合金基体，提高合金的形变抗力，使合金具有较高的疲劳强度。K40S合金700℃高周疲劳断裂机制主要为机械疲劳断裂，而在900℃温度条件下则为机械疲劳与高温环境氧化共同作用的结果。     

施载方向对定向凝固镍基高温合金高温蠕变行为的影响

研究了施载方向对定向凝固镍基高温合金９８０℃,１３０－１９０ＭＰａ蠕变及断裂性能的影响。结果表明,三种取向试样的蠕变曲线相似,稳态蠕变均由位错的攀移过程所控制。因蠕变断裂机制不同,纵向试样比横向及倾斜试样表现了高得多的蠕变塑性,前者为完全穿晶断裂,后两者为明显的沿晶断裂。     

晶体取向对DD8镍基高温合金定向凝固的界面稳定性的影响

研究了晶体取向对ＤＤ８镍基高温合金定向凝固的界面稳定性的影响,同时考察了抽拉方式对该晶体取向效应的作用。结果表明,〈１００〉偏离热流方向的晶粒在平界面区比〈１００〉与热流方向一致的晶粒的界面稳定性大,而在胞枝转变区则相反;以平界面速度、胞晶速度和枝晶速度连续抽拉及逆过程的速度递减抽拉对以上结果的影响一致。研究表明,晶体取向对凝固界面稳定性的影响是由于液相原子在不同晶面的结晶面上沉积时形成的原子键不同,影响了系统自由能的降低,影响了液相原子迁移至固相界面上的有效跳动频率和固相原子迁移至液相中的有效跳动频率,影响了液固相界面前沿的溶质分布和成分过冷所致。     

横向磁场对镍基高温合金定向凝固组织的影响

研究了横向磁场对镍基高温合金DZ417G定向凝固显微组织的影响. 在较低生长速率条件下, 磁场显著影响合金的枝晶生长和宏观偏析. 施加磁场后一次枝晶间距减小并在沿磁场方向试样的左侧出现了“斑状”偏析. 随着生长速率的增加, 磁场的影响减弱. 从磁场在合金熔体中诱发热电磁对流, 并影响枝晶生长的角度对实验结果进行了分析.     

一种性能优异的低成本定向凝固镍基高温合金DZ417G

一种新的定向凝固镍基高温合金DZ417G已被研制成功，它不含有稀缺昂贵的金属元素W，Nb,Ta,Hf等元素，具有密度小、成本低的特点。简要地介绍这一合金的研究结果，包括化学成分的确定，定向凝固工艺和热处理制度的选定，所测试的各种力学性能，涉及不同温度的时拉伸性能，冲击韧性、持久、蠕变性能及其机理，高、低周疲劳和冷热疲劳性能，疲劳裂纹扩展速率，长期时效后组织和力学性能的变化以及抗氧化性能和物理性能。结果表明，DZ417G合金是一种综合性能优异的定向凝固镍基高温合金，很多性能指标优于DZ4合金，与DZ22和DS CM247LC合金相当，可用作先进航空发动机低压涡轮叶片等零件。     

K40S钴基高温合金的高温低周疲劳行为——Ⅰ.疲劳性能

研究了K40S钴基高温合金在700℃和900℃温度条件下由应变控制的高温低周疲劳行为，对循环应力-应变数据和应变-疲劳寿命数据进行了分析，进而给出了K40S合金在此温度范围的疲劳参数，结果表明：与传统X-40合金相比，K40S合金具有优异的抗高温低周疲劳性能；合金的应力-应变响应行为在700℃时，呈现为循环强化，而在900℃时，为初期强化随后软化，且随着总应变幅的增加，强化效果均增强，上述行为归因于循环形变过程中位错-位错，位错-析出相及固溶原子间的相互作用。     

DZ40M合金高温低周疲劳性能及其断口分析

测定了定向凝固钴基高温合金ＤＺ４０Ｍ９０℃低周疲劳性能并观察了疲劳断口,结果表明,ＤＺ４０Ｍ合金具有较高的抗高温低周疲劳性能;疲劳裂纹起源于试样表面优先氧化的碳化物。基体中骨架状分布的碳化物阻滞裂纹扩展;氧化不仅促进疲劳劳裂纹的形成,而且加速了裂纹扩展。ＤＺ４０Ｍ合金的高温疲劳破坏机械疲劳与环境氧化双重和所致。     

表面高温防护涂层对镍基定向凝固合金低周疲劳行为的影响

发展高温防护涂层是近年来涡轮叶片制造技术的热点问题之一,针对当前航空发动机涡轮叶片的主要用材--镍基定向凝固合金,本文系统研究了室温和700℃高温条件下,表面高温防护涂层的存在对镍基定向凝固合金基体低周疲劳性能的影响.试验表明这种涂层/基体系统的薄弱环节在于表面涂层颗粒的不均匀性,特别当最终的断裂破坏是由涂层的表面裂纹引发时,负面影响尤其严重.     

La对定向凝固Al-4.5%Cu合金热疲劳性能的影响

采用自约束热疲劳试验机,对加入La的定向凝固Al-4.5%Cu合金进行热疲劳性能试验.结果表明,加入适量La对定向凝固Al-4.5%Cu合金的热疲劳性能有不同程度提高,其中,加入0.3%La的热疲劳试样疲劳性能较佳,达到热疲劳裂纹萌生所需的热疲劳循环次数最多;通过热疲劳循环次数与主裂纹长度的动态关系图,发现热疲劳裂纹的扩展有别于一般由机械交变载荷造成的常温疲劳,呈现先快后慢,阶段性扩展.     

DZ40M钴基高温合金的中温蠕变形变与断裂

本文研究了新近开发的定向凝固ＤＺ４０Ｍ钴基高温合金在７００℃,３６０－３４０ＭＰａ时蠕变形变特点,用扫描电镜和透射电镜分别观察了蠕变断裂断口、纵向剖面和形变后组织结构．结果表明：ＤＺ４０Ｍ合金７００℃起始蠕变阶段蠕变应变和间呈线性关系;稳态蠕变速率可用ε＝Ａ ｅｘｐ（ｂ／ｋＴ）来表示,其中 Ａ＝８．７２７０×１０－１３％ｈ－１ ｂ＝０．９０３９×１０－２１ｃｍ３·ＤＺ４０Ｍ合金表现出高的蠕变塑性;在蠕变过程中,大量细小的 Ｍ２３Ｃ６在基体中沉淀析出,它们有效地强化合金基体; 蠕变断裂为穿晶韧性断裂,裂纹萌生于初生碳化物本身以及与基体的界面裂纹在垂直应力轴方向上扩展,最终导致穿晶断裂。     

定向凝固钴基高温合金中碳化物形态和分布

本文研究一种定向凝固钴基高温合金中碳化物的形态和分布，结果表明，随固速度的增大，碳化物含量存在一极大值，ν〈７ｍｍ／ｍｉｎ时，碳化物量随ν增加，ν〉７ｍｍ／ｍｉｎ时，则反之，碳化物的尺寸则呈直线趋势下降。随距水冷板距离增大，碳化物量和尺寸均单调增加。碳化物量和尺寸随凝固参数的变化规律是合金性能变化的内在本质因素。