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。     

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     

K4169镍基高温合金薄壁机匣的热疲劳行为

采用荧光检测、光学显微镜(OM)和扫描电镜(SEM)等手段研究了K4169镍基高温合金薄壁机匣精铸件在航空发动机服役过程中的热疲劳裂纹的扩展规律及断裂方式,探讨了其疲劳断裂的扩展机制。结果表明,K4169合金薄壁机匣的热疲劳残影裂纹主要起源于外表面加工的缺口敏感处的碳化物,为多源开裂;在循环热应力下,主裂纹沿强度较低的晶界或与枝晶生长方向呈45°的方向进行扩展。晶界上碳化物的组成、分布及高温氧化是影响其裂纹扩展的主要因素,其断裂方式为准解理-韧窝混合断裂。     

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.     

铸造镍基高温合金K445的热疲劳行为

利用开有V形缺口的平板试样,研究了新型铸造镍基高温合金K445在最高温度分别为800,850,900℃,最低温度为室温的热循环下的热疲劳行为．通过光学显微镜和扫描电镜观察合金的组织和热疲劳裂纹形貌,研究热疲劳损伤机制．结果表明,热疲劳主裂纹主要从V形缺口处萌生,沿晶界扩展,而二次裂纹则穿晶扩展．当最高循环温度为800℃时,碳化物的组成和分布起主要作用,（Ti,Ta）C型碳化物的开裂处以及碳化物与基体的界面处是裂纹优先扩展区域．当最高循环温度为900℃时,高温氧化起重要作用,应力辅助作用下的晶界氧脆是主要损伤机制．     

K40S钻基高温合金的高温低周疲劳行为Ⅱ.疲劳断口分析

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,对疲劳断口形貌进行观察,结果表明:在高温低周疲劳加载条件下,K40S合金疲劳裂纹萌生机制为表面滑移带开裂与表面碳化物相界面开裂的综合作用;疲劳裂纹萌生与扩展方式为穿晶型,瞬断区呈现枝晶断裂特征;碳化物可作为障碍,阻碍疲劳裂纹的扩展,且为主要的二次裂纹策源地;K40S合金高温低周疲劳断裂为机械疲劳与高温环境氧化共同作用的结果.     

K40S钴基高温合金的高温低周疲劳行为——Ⅱ.疲劳断口分析

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，对疲劳断口形貌进行观察，结果表明；在高温低周疲劳加载条件下，K40S合金疲劳裂纹萌生机制为表面滑移带开裂与表面碳化物相界面开裂的综合作用；疲劳裂纹萌生与扩展方式为穿晶型，瞬断区呈现枝晶断裂特征；碳化物可作为障碍，阻碍疲劳裂纹的扩展，且为主要的二交裂纹策源地；K40S合金高温低周疲劳断裂为机械疲劳与高温环境氧化共同作用的结果。     

保温时间和缺口半径对DZ951合金热疲劳性能的影响

通过扫描电子显微镜研究了保温时间和缺口半径对DZ951合金热疲劳性能的影响。结果表明,在相同上限温度下,随着保温时间的延长,合金裂纹萌生次数增加,热疲劳抗力提高。铸态合金热疲劳裂纹在碳化物处萌生。热处理合金通过氧化萌生裂纹。裂纹萌生后,主要通过氧化产生孔洞并通过孔洞相互连接使裂纹扩展。热疲劳裂纹沿着与枝晶生长方向呈45°角扩展。热处理合金具有优异的热疲劳性能。随着缺口半径的增加,应力集中减小,合金热疲劳性能提高。     

扭转预变形对定向凝固DZ4合金低周疲劳寿命的影响

对定向凝固DZ4合金进行扭转预变形和热处理后的高温低周疲劳寿命与断裂行为进行测试与研究,分析不同的扭转变形程度、变形速率等对低周疲劳寿命和再结晶的影响,研究沿晶特征区的形成机制.结果表明,定向凝固DZ4合金在扭转预变形和热处理后其低周疲劳寿命急剧下降,分析发现与塑性变形区产生的再结晶组织有关.再结晶区与基体变形不协调导致在再结晶与基体界面处出现损伤和裂纹,裂纹沿再结晶晶界扩展形成沿晶特征区,使高温低周疲劳寿命下降,且疲劳寿命随着再结晶深度的增大而急剧降低.扭转预变形程度较小时,低周疲劳断口上的沿晶特征区的深度与断面沿再结晶区扩展的深度一致;扭转预变形程度较大时,沿晶特征区的深度相对较小.另外,应变速率增大,加剧了不协调变形,再结晶具有局部化倾向,且再结晶程度增加,使高温低周疲劳寿命下降更严重.     

定向凝固DZ38G合金热疲劳性能和组织结构的研究

本文研究了定向凝固DZ38G合金热疲劳性能及其组织结构的变化,并与其原型合金M38G对比.由于DZ38G合金消除了横向晶界和弹性模量低等原因,抗热疲劳性能有很大提高.热疲劳裂纹一般萌生在晶界或相界面,沿着枝晶间或晶界扩展,有时裂纹也沿着一定晶体学方向传播.合金经热疲劳后,晶界碳化物增多,γ′形态发生变化,并观察到裂纹两侧存在γ′相贫化和再结晶现象.     

定向凝固钴基高温合金DZ40M中碳化物析出与再结晶的交互作用

通过对喷丸处理后的定向凝同钴基高温合金DZ40M表面再结晶行为的研究,分析了合金中二次碳化物的析出与再结晶的交互作用.研究表明,合金在1423K退火时,二次碳化物的析出行为在再结晶开始前出现,析出的同时伴随再结晶的发生;合金中的二次碳化物能够阻碍再结晶晶粒在初生碳化物附近形核,并且阻碍再结晶晶界的迁移,仅有少量远离初生碳化物的二次碳化物由于粗化可以使再结晶晶界脱钉而继续迁移.合金在低于1423K的温度下退火时,二次碳化物的析出数量较多,尺寸小且间距小,可以有效地抑制合金的再结晶形核与长大.     

3种铸造镍基高温合金热疲劳行为研究

研究了3种铸造镍基高温合金在不同温度下的热疲劳行为,利用OM和SEM对合金的组织和热疲劳裂纹形貌进行了观察.结果表明:3种合金的热疲劳裂纹均萌生于V型缺口尖端处,应力诱导下氧化孔洞的产生、聚集和相互连通是裂纹萌生的主要方式,晶界、碳化物及共晶促进了裂纹的萌生和扩展.IN738和DZ444合金的热疲劳裂纹分别沿晶界和枝晶...     

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.     

返回熔炼次数对K417G合金热疲劳性能的影响

采用100%的K417G镍基铸造高温合金返回料进行了4次返回熔炼,研究了不同返回次数K417G合金的热疲劳性能并对裂纹区域进行了观察。结果表明:合金的热疲劳裂纹在试样的V型缺口尖端附近萌生,主要沿晶界生长,主裂纹生长以裂纹尖端连续开裂的方式进行,裂纹扩展主要沿晶界碳化物长大。随热循环次数的增加,返回料合金的热疲劳裂纹扩展速度比新料合金快,四返合金的热疲劳裂纹扩展最快。经120次循环后,新料与返回料合金的热疲劳裂纹长度均超过1 mm。随返回次数的增加,合金中的氧含量增加导致非金属夹杂物数量增加,热疲劳裂纹的扩展速度加快,返回料合金的热疲劳裂纹越长。     

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     

高压涡轮导向叶片裂纹原因分析与控制

针对定向凝固过程中高压涡轮导向叶片存在沿柱状晶晶界开裂的现象,分析了高温合金柱状晶凝固收缩机理及材料成分对热裂倾向的影响,并对陶瓷型芯高温形变、陶瓷型芯对金属收缩的阻碍等进行了分析。结果发现,定向凝固柱状晶晶界裂纹与晶界结构、合金收缩受阻、陶瓷型芯的形变与漂移有一定的关系。通过采取调整叶型壁厚、陶瓷型芯定位、调整材料成分等措施来抑制定向凝固叶片沿晶界开裂的倾向。     

DZ951合金的热疲劳性能

研究了不同上限温度对DZ951合金热疲劳性能的影响.结果表明:随着上限温度的升高,热疲劳裂纹扩展速率增加,合金的热疲劳抗力降低.DZ951合金经热处理后,热疲劳性能提高.合金主要通过氧化产生孔洞,孔洞相互连接使热疲劳裂纹萌生和扩展.合金热疲劳裂纹扩展具有一定的晶体学取向,沿{111}面〈110〉方向即与枝晶生长方向呈45°角扩展.     

C含量对单晶高温合金再结晶的影响

采用选晶法在真空定向凝固炉中,制备了C含量分别为0.019%、0.048%、0.074%和0.094%的单晶高温合金,合金表面吹沙后分别在1 250、1 300℃进行真空热处理,研究不同C含量对单晶高温合金再结晶的影响。结果表明:随着合金中C含量升高,碳化物含量增多,其形态由块状转变为骨架状、发达骨架状;随着C含量增加,合金再结晶层深度无明显变化趋势,这表明碳化物对合金再结晶无明显的抑制作用,随着热处理温度升高,再结晶厚层深度明显增加;C对单晶高温合金再结晶抑制作用与形成碳化物的形态和密度有关,在合金表层形成高密度的碳化物,从而对再结晶晶界形成钉扎作用,阻碍晶界的迁移,能够起到抑制再结晶的作用。     

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。     

钢结硬质合金热疲劳裂纹萌生扩展机理探讨

对GJW50钢结硬质合金进行了20℃-680℃的热循环试验,研究了该合金热疲劳裂纹萌生及扩展机理,重点研究裂纹在其宽度方向上的扩展机理。结果表明：经过一定次数的冷热循环后,与缺口边缘垂直方向萌生多条平行裂纹,其中在缺口尖端处与热循环方向平行的一条微裂纹发展成为主裂纹。裂纹在萌生过程中伴随着严重的氧化腐蚀,二者相互影响,氧化腐蚀促进裂纹的萌生。在主裂纹长大的过程中,与主裂纹平行方向和垂直方向同时萌生多条相互平行的微裂纹;这些微裂纹随着循环次数的增多而长大,最终与主裂纹相连相通,形成主裂纹在宽度方向上的扩展。