航空发动机用单晶叶片薄壁效应研究

通过制备不同截面尺寸的二代含RE单晶高温合金精铸试样,研究了不同测试条件下截面尺寸对单晶高温合金持久性能的影响。结果表明,1 100℃/130 MPa条件下,由于剧烈氧化作用,来源于相同的单铸大试棒的1 mm板状试样和准5 mm标准大试样的持久性能存在显著尺寸效应,而在980℃/250 MPa条件下不存在显著尺寸效应。无论在1 100℃/130 MPa,还是980℃/250 MPa条件下,叶身取1 mm厚板状试样和单铸大试棒取1 mm厚板状试样持久性能相当,冶金组织效应不显著。     

DZ125定向凝固涡轮叶片不同部位力学性能研究

从DZ125定向凝固空心涡轮叶片割取小尺寸试样,并进行两种温度(980℃和1050℃)下单轴拉伸试验以及980℃、219 MPa下的蠕变持久试验。作为对比,同时从DZ125板材上割取小尺寸试样并进行试验。结果表明,相比于标准试件,从叶片上取得的试件的拉伸极限强度明显降低,持久寿命时间也大为缩短;与板材试件相比,从叶片上取得的试件拉伸极限强度和持久寿命也较低,表明涡轮叶片存在局部力学性能弱化。采用标准试件试验数据设计定向凝固涡轮叶片并不能准确表征叶片局部力学性能。小试样试验可作为研究涡轮叶片不同部位力学性能差异的可行方法。     

TC4钛合金风扇转子叶片模锻工艺和性能研究

研究了TC4钛合金风扇转子叶片的锻造加热工艺、模锻成形及热处理工艺。在叶片的各部位进行了室温和400℃拉伸试验、冲击试验、400℃持久试验,综合评价了模锻叶片的加工性能和叶片各部位的性能。结果表明,叶片各部位的力学性能分布较均匀,叶身的强度比叶顶和榫头的略高,塑性水平基本相同,即室温下三者的σb均值分别为966,962和963 MPa,σ0.2分别为916,905和912 MPa,δ5约为15%,ψ约为47%;400℃下σb均值分别为669和643 MPa,δ5约为16%,ψ约为67%。整体叶片具有均匀、良好的冲击性能,αkv,HB(d)均值分别为0.46 MJ.m-2,3.47 mm。同时,叶片在大载荷(σ为560 MPa)下具有良好的持久寿命(τ大于101 h)。     

热等静压温度对K438合金显微组织和高温力学性能的影响

研究了热等静压(HIP)温度对K438合金显微组织和高温力学性能的影响。结果表明,1170℃/150 MPa/4 h和1177℃/150 MPa/4 h热等静压能使K438合金显微疏松闭合。合金标准热处理(ST)后,枝晶杆由大、小两种尺寸的γ'相组成,其中较大的γ'相尺寸约为0.2μm;热等静压后,γ'相尺寸变大,接近0.5μm,未析出较小尺寸的γ'相;HIP+ST后,重新析出大、小两种尺寸的γ'相。力学性能测试结果表明,与标准热处理态相比,加入热等静压后,合金的815℃/420 MPa持久寿命相当,850℃/365 MPa持久寿命和800℃抗拉强度降低,而800℃拉伸伸长率和断面收缩率显著提高,其中,1170℃热等静压状态合金的800℃抗拉强度从902 MPa降到836 MPa,伸长率从6.8%提高到16.6%,提高了144.1%。     

DZ125定向凝固合金的薄壁持久蠕变性能与断裂行为

采用薄壁试样研究高温试验条件下，试样壁厚对DZ125定向凝固合金向持久性能及其断裂特征的影响规律。结果表明:不同壁厚试样的持久寿命明显低于标准试样，表现出显著的薄壁效应，并且壁厚和持久寿命间存在明显的线性关系；薄壁试样持久断口边缘区域氧化严重，内部区域为微孔聚集型断裂；合金薄壁试样的持久断裂模式为“表面氧化－裂纹萌生－扩展”和“内部蠕变损伤”共同作用；合金在950 ℃/197 MPa下的蠕变性能表明，圆棒试样寿命明显高于薄壁试样寿命，0.6 mm厚度的薄壁试样寿命约为圆棒试样的50%，1.1 mm厚度的薄壁试样寿命约为圆棒试样的80%。     

TA15钛合金高温持久腐蚀行为研究

为深入分析热盐应力腐蚀对TA15钛合金高温性能的影响,对大规格TA15钛合金棒材进行不同的表面腐蚀处理,测试了500℃/470 MPa条件下的持久性能,并对试样表面、断口处的组织特征进行观察,分析TA15钛合金的热盐应力腐蚀机制。结果表明：在500℃/470 MPa下,TA15钛合金对热盐应力腐蚀非常敏感,导致持久寿命显著降低;在腐蚀过程中,沿着α相界(β基体)发生复杂的化学反应,形成腐蚀氧化物并向内扩散;应力作用加速了腐蚀裂纹扩展,形成沿晶断裂特征,降低了试样的持久寿命。     

980℃长期时效对DD5镍基单晶高温合金组织与性能的影响

研究了二代单晶高温合金DD5在980℃无载荷时效处理后的组织及性能变化。结果表明:DD5合金980℃时效后组织基本稳定,5000 h时效后未发现TCP相的析出。980℃时效中,150 h时效后γ'相呈规则立方状并未发生明显长大,平均尺寸达到约0.5μm,1000 h时,γ'相基本呈立方形态分布,但平均尺寸约1μm,2500 h时γ'相粗化明显,5000 h时基本形成筏状组织。时效后,初生碳化物发生分解并有次生碳化物析出,包括点棒状MC(1),块状富Hf的MC(2),细小质点状M23C6。870℃抗拉强度值随时效时间延长逐渐下降,1000 h后下降5.5%,而5000 h后下降9.8%。持久寿命随时效时间延长呈逐渐递减趋势:980℃/207 MPa的持久寿命,1000 h后下降19%,5000 h后下降了43%;1070℃/140 MPa的持久寿命1000 h后下降38%,5000 h后下降了52%;1093℃/158 MPa的持久寿命1000 h后下降31%,5000 h后下降了52%。     

单晶冷却叶片强度与疲劳寿命的尺寸效应研究

主要研究单晶冷却叶片强度和疲劳寿命的尺寸效应影响,实验试样是从商业冷却叶片上加工的小尺寸试样。实验研究了冷却叶片的强度尺寸效应;结合单晶材料的本构关系及其应力因子模拟了冷却叶片的强度和疲劳寿命;对于两类冷却叶片的强度和寿命进行数值模拟;拉伸试验发现,对于小试样其拉伸极限强度小于标准试样,因此,引入安全系数来评估冷却叶片的强度。对于小尺寸试样和标准尺寸试样的强度和疲劳寿命的实验比较表明,尺寸变化对冷却叶片的强度和疲劳寿命有显著影响。本研究可以为单晶冷却叶片的强度评估和结构设计提供参考。     

一种镍基单晶高温合金持久各向异性行为

研究了一种镍基单晶高温合金DD499的[001],[011]和[111]3个晶体取向在典型应力条件下的持久性能。结果表明,持久寿命的取向依赖性与温度和应力有关。760℃,790MPa时,[001]取向的持久寿命明显高于[011]和[111]取向;1040℃,165MPa时,持久寿命由大到小顺序为[111]>[001]>[011],但不同取向的各向异性减弱。利用SEM观察持久断裂后的断口和组织结构表明,760℃,790MPa时,[001]取向试样的断裂特征为解理和准解理混合型断裂,[011]取向为单系滑移引起的剪切断裂,而[111]取向为多系滑移引起的剪切断裂;1040℃,165MPa时,3种取向都为微孔聚集型断裂。     

Antibacterial 316L Stainless Steel Containing Silver and Niobium

主要研究单晶冷却叶片强度和疲劳寿命的尺寸效应影响,实验试样是从商业冷却叶片上加工的小尺寸试样.实验研究了冷却叶片的强度尺寸效应;结合单晶材料的本构关系及其应力因子模拟了冷却叶片的强度和疲劳寿命;对于两类冷却叶片的强度和寿命进行数值模拟;拉伸试验发现,对于小试样其拉伸极限强度小于标准试样,因此,引入安全系数来评估冷却叶片的强度.对于小尺寸试样和标准尺寸试样的强度和疲劳寿命的实验比较表明,尺寸变化对冷却叶片的强度和疲劳寿命有显著影响.本研究可以为单晶冷却叶片的强度评估和结构设计提供参考.