DD6单晶高温合金再结晶形核位置和机制研究

采用压痕变形方法,利用扫描电镜研究了DD6单晶高温合金在不同温度和状态下的再结晶形核位置及形核机理。结果表明,在低于γ′相溶解温度(≤1 220℃)进行热处理,胞状再结晶可以在碳化物、显微疏松、共晶处形核,1 220℃热处理等轴状再结晶可在表面形核,形成表面再结晶层。在1 270℃热处理时除了第二相形核外,再结晶主要在枝晶干上形核,形成了枝晶状再结晶,再结晶形核的主要机制为亚晶聚合形核机制。     

FGH4096粉末高温合金的再结晶形核机制

利用OM和TEM对FGH4096粉末高温合金的再结晶组织进行了系统的观察和分析,证实有3种再结晶形核机制存在,即原始颗粒边界形核、应变诱导蝶状γ’相形核和孪晶叠加形核.通过研究微观偏析,弯曲褶皱边界的形成和孪晶叠加效应,原子扩散和位错运动建立了形核模型.     

合金状态对单晶高温合金DD6再结晶的影响

对单晶高温合金DD6进行表面吹砂处理,然后在1100～1250℃加热4h,研究其铸态与标准热处理状态的表面再结晶行为。结果表明:当加热温度为1200℃时,铸态合金出现等轴再结晶晶粒;而加热温度为1150℃时,热处理态合金出现等轴再结晶晶粒,铸态与热处理态合金的再结晶是由胞状再结晶晶粒和等轴再结晶晶粒组成的;随着加热温度的升高,等轴再结晶晶粒逐渐长大,胞状再结晶晶粒逐渐减少,胞状再结晶内部粗大的γ′相由长条状向颗粒状转变。由于铸态合金含有一定数量的粗大γ′相以及γ+γ′共晶组织,在相同的条件下,铸态合金的再结晶倾向小于热处理态合金的。     

过冷DD3单晶高温合金凝固组织细化的再结晶机制

用复合熔盐净化与循环过热相结合的方法,在0－210K过冷度范围内,研究了DD3单晶有高温合金凝固组织形态溶化过程,当地冷度△T超过△T5（153K）时,枝晶组织开始生变形、碎断,当△T超过△T^*（180K）时,组织完全转变为第二类粒状晶,粒化过程中位错及其它晶体缺陷的形态演变化表明,△T^*以上的晶粒细化是由再结晶机制控制的。     

单晶高温合金DD6热变形再结晶行为

为了探究单晶高温合金DD6热变形再结晶行为,采用Gleeble-1500热模拟试验机和电子背散射衍射系统(EBSD)研究了其力学性能及显微组织,以及再结晶的临界变形条件。结果表明,在实验温度范围内,单晶合金再结晶程度随变形温度增加而提高,随变形量增加以及变形速率降低而增加;再结晶的产生机制是由于合金相的不连续脱溶析出引起取向差的变化,产生晶粒的变化;在1090~1050℃,应变速率为0.1~1 s-1范围内,合金变形量超过6%将会发生再结晶现象。     

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.     

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.     

单晶高温合金DD6再结晶组织及其对持久性能的影响

对单晶高温合金DD6进行表面吹砂处理,然后分别在1100,1200和1300℃保温4h,研究了不同加热条件下DD6合金的再结晶组织及其对持久性能的影响.结果表明,DD6合金吹砂试样1100℃加热4 h形成胞状再结晶组织,胞状再结晶晶界前沿的基体中存在大量的位错缠结,合金的持久寿命略微降低;1200℃加热4 h形成胞状再结晶与等轴再结晶同时存在的混合型再结晶组织,合金的持久寿命降低;1300℃加热4 h形成等轴再结晶组织,等轴再结晶晶界上发现碳化物析出,合金的持久寿命严重降低.带有等轴再结晶组织的持久试样的断口形貌为沿晶断口,带有胞状再结晶组织的持久试样的断口形貌为韧窝断口,带有再结晶组织的试样裂纹起源于再结晶晶界.     

单晶高温合金再结晶的抑制方法研究进展

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。单晶高温合金的优异性能主要来源于消除了晶界,而再结晶的出现会显著降低合金的高温力学性能;因此,研究单晶高温合金再结晶的抑制方法对单晶高温合金叶片的安全使用具有重要意义。本综述主要介绍了近年来国内外对于单晶高温合金再结晶抑制方法方面的研究成果,包括预回复热处理、渗碳、涂层以及去除表面变形层等对再结晶的抑制作用,以及晶界强化元素对再结晶危害的修复作用。     

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...     

Surface recrystallization of single crystal nickel-based superalloy

As-cast single crystal (SC) superalloy samples were shot peened and then annealed at different temperatures to investigate the effect of annealing temperature on the surface recrystallization behavior of the SC superalloy. The results show that the depth of recrystallized layers increases with the increase of annealing temperature. Below 1200 °C, the recrystallization depth climbs slowly with temperature rising. Above 1200 °C, the recrystallization depth increases sharply with the rise of temperature. The morphology of recrystallized grains is significantly affected by annealing temperature. Below the γ′ solvus, cellular recrystallization may be observed. Above the γ′ solvus, recrystallization occurs through the growth of well developed recrystallized grains. In addition, the microstructure evolution of recrystallized grains at the homogenization annealing temperature was studied. It is found that recrystallized grains first nucleate in the dendritic core areas on the shot-peened surface and then grow inwards along the dendritic core areas. With the dissolution of the coarse γ′ precipitates and γ′/γ′ eutectics in the interdendritic areas, the recrystallized grain boundaries move through the interdendritic areas. Finally, the fully developed grains nearly have a uniform depth. The dissolution of primary γ′ precipitates is a critical factor influencing the recrystallization behavior of SC superalloys.     

应力对单晶高温合金再结晶的影响

通过试验和理论计算相结合的方法研究了应力对单晶高温合金再结晶形成规律的影响。结果表明,再结晶的形成与应力密切相关。当施加的应力高于临界应力时才会产生再结晶,而低于临界应力则不会产生再结晶,并且再结晶临界应力随着温度的升高而降低。在相同温度下,试验合金的再结晶层厚度随着应力的增加而呈线性增加;在相同应力下,再结晶层厚度随着温度的升高而呈指数增长。此外,随着温度的升高,再结晶层厚度的增长速率随应力的增加而增大。     

DD6单晶高温合金的等温氧化行为(英文)

研究第二代单晶高温合金DD6在1050℃和1100℃下的等温氧化行为,分别采用SEM、XRD和EDS对氧化产物进行分析。结果表明,在1050℃和1100℃温度下,DD6合金的100h氧化动力学曲线遵循亚抛物线规律。在1050℃时,氧化产物分为两层,外层为NiO和少量的Al2O3,内层为Al2O3。而在1100℃时,氧化产物分为三层,外层为Al2O3和少量的NiO,中间层为Cr2O3和TaO2,内层由Al2O3组成。在这2种温度下的氧化物下面都形成了无γ′相的区域。     

Surface recrystallization of a Ni3Al based single crystal superalloy at different annealing temperature and blasting pressure

The effects of annealing temperature and grit blasting pressure on the recrystallization behavior of a Ni3Al based single crystal superalloy were studied in this work. The results show that the precipitation of the Y-NiMo phase occurs at 900 and 1000 °C, which precedes recrystallization. The initial recrystallization temperature was between 1000 and 1100 °C. Cellular recrystallization was formed at 1100 and 1200 °C, which consisted of large columnar γ′ and fine γ + γ′. The dendrite arm closed to the interde...     

第二代单晶高温合金的低周疲劳行为

研究了含0.34%Hf DD6单晶高温合金在760℃下的低周疲劳行为,对其疲劳裂纹的萌生与扩展进行了分析。结果表明,含0.34%Hf DD6合金比含0.10%Hf的疲劳寿命稍有降低;其损伤以弹性损伤为主。疲劳裂纹萌生于试样表面、亚表面或试样内部后,先沿垂直应力轴方向扩展,后沿{111}面扩展。其断裂机制为类解理断裂。断口上有典型的疲劳条带。断裂组织分析表明,位错主要在基体通道中扩展,变形后期切过γ'相,形成滑移带。     

喷丸强化对DD6单晶高温合金高温旋转弯曲疲劳性能的影响

研究了DD6单晶高温合金的喷丸强化,通过对比喷丸强化试样与未强化试样在760 ℃和650 ℃高温下的旋转弯曲疲劳寿命的增益特性,来确定单晶合金的喷丸强化效果.结果表明,喷丸强化可以提高DD6单晶高温合金在高温下的疲劳寿命,而且随着温度的升高疲劳寿命增益系数下降,在高温疲劳试验条件下喷丸试样形变表层中未发生再结晶.     

Evolution mechanism of recrystallization in a nickel-based single crystal superalloy under various cooling rates during heat treatment

The recrystallization behaviors of a nickel-based single crystal superalloy during heat treatment at 1,200℃ for 4 h with various cooling rates were studied.Results show that the thickness of recrystallization layer decreases with the increase of cooling rate.In addition,the microstructures ofγ′phase in the recrystallization region are different in various cooling rates.In the high cooling rates(70,100℃·min^-1),small size and high volume fraction ofγ′phases are formed in the recrystallization region.It is also found that irregular fine secondaryγ′phases are precipitated between matrix channels with an average size of 150 nm in the original matric(100℃·min^-1).The sizes of the secondaryγ′phase decrease with the increase of cooling rate.In contrast,large size and small volume fraction ofγ′phases are formed in the recrystallization region,and a grain boundary layer is formed under a low cooling rate(10℃·min^-1).The evolution mechanism of recrystallization at various cooling rates during heat treatment is analyzed.     

一种Ni3Al基单晶高温合金的再结晶动力学及组织变化（英文）

研究了一种Ni3Al基单晶高温合金的再结晶动力学及组织变化,解释了造成枝晶干和枝晶间再结晶行为不一致的原因。单晶合金经表面喷砂处理,再在惰性气氛中,于1280℃下退火不同时间形成再结晶晶粒。研究发现：枝晶干再结晶层厚度大于枝晶间再结晶厚度,枝晶干再结晶速率快于枝晶间再结晶速率。在退火过程中,枝晶间有Y-NiMo相析出,且强烈抑制再结晶。然而,随着时间的延长Y-NiMo析出相逐渐溶解,且抑制再结晶的作用逐渐减弱,最终,枝晶干再结晶层厚度仍然大于枝晶间再结晶厚度。     

小角度晶界对单晶高温合金高周疲劳性能的影响

用双籽晶法制备了带有9°小角度晶界的DD6单晶高温合金试板,研究了小角度晶界对合金700℃高周疲劳性能的影响,并与[001]取向合金的疲劳性能进行了对比分析,用扫描电镜和透射电镜分析了其断口形貌和断裂机制。结果表明,带有9°小角度晶界合金的高周疲劳极限比[001]取向合金的稍有降低。疲劳裂纹萌生于试样表面或亚表面,而不在晶界上形成。小角度晶界试样的疲劳断裂机制有两种情况,大部分试样为类解理断裂,其它试样为类解理与沿晶混合断裂。