晶体取向对镍基单晶高温合金铸态组织和偏析的影响

用光学显微镜观察了沿 [0 0 1],[0 11]和 [111]方向生长的镍基单晶高温合金的枝晶形态。结果表明 ,以枝晶界面生长的单晶中生长方向完全由择优取向〈0 0 1〉决定 ,[0 0 1]方向中形成平行于轴向的枝晶 ,[0 11]和 [111]方向中由于不同取向的枝晶交错生长 ,形成多种位向的亚晶界。在垂直于枝晶方向的 { 0 0 1}面内测定的一次枝晶间距 ,按 [0 0 1]→ [0 11]→ [111]次序增大。用电子探针测定了不同取向中合金元素的偏析比 ,Al,Co ,W的偏析情况不受晶体取向影响 ,Ti和Cr的偏析比按 [0 0 1]→ [0 11]→ [111]的顺序减小 ,Ta和Mo的偏析程度无确切变化规律。各元素在不同取向中偏析的变化是由元素的扩散能力和枝晶空间构形共同决定的。     

镍基单晶合金热处理过程中的组织演变

利用螺旋选晶法制备了镍基单晶合金,研究了热处理过程中合金的组织演变。结果表明:合金的铸态组织由枝晶组成,W偏析于枝晶干,Ti、Cr、Mo和Ta偏析于枝晶间,固溶处理可以消除铸态组织中的枝晶,减小成分偏析,固溶温度越高,粗大的γ’和γ/γ’共晶溶解的越完全。时效处理过程中,大尺寸的γ’发生粗化,小尺寸的γ’逐渐消失,时效温度越高,γ’粗化得越严重。热处理促进合金元素在γ和γ’中的均匀分布,减小了合金的错配度。     

一种镍基单晶高温合金的高温度梯度定向凝固组织及枝晶偏析

采用双区加热和液态金属冷却法 (LMC) 相结合, 对一种含4%Re (质量分数) 的镍基单晶高温合金进行了高温度梯度定向凝固. 结果表明: 与传统的“ 高速凝固法 (HRS) ” (温度梯度G=20-40 K/cm, 抽拉速率V=50-100 μm/s, 一次枝晶间距 λ₁=200-400 μm)相比, 该技术可以显著提高凝固界面前沿的温度梯度 (G=238 K/cm) 和抽拉速率 (V=500 μm/s). 随着抽拉速率的提高, 凝固界面形态呈现出平面、胞状、粗大枝晶和细枝晶形态, 一次枝晶间距不断减小, 通过固态相变析出的γ' 强化相也被显著细化, 当G=238 K/cm, V=500 μm/s时, λ₁和枝晶干γ' 相平均尺寸分别减小到61.3和0.04 μm. 电子探针测定表明, 随着抽拉速率的提高, 枝晶偏析呈现先增大后减小的趋势. 这是高温度梯度条件下, 固相反扩散作用强烈影响元素在枝晶中分布的结果.     

Ta对一种镍基单晶合金微观组织及蠕变机制的影响

利用螺旋选晶法制备不同Ta含量的镍基单晶合金,研究Ta对合金微观组织及蠕变机制的影响.结果表明:Ta改变了合金中γ '相的形貌,随着Ta含量的提高,γ’相由椭圆形向方形转变;Ta促进了Mo在γ基体中的溶解,增大了合金的错配度;Ta对镍基单晶合金的高温蠕变寿命有较大影响,随着Ta含量的提高,合金的蠕变寿命增加;Ta促进了γ/γ’界面的位错网的发展与完善,影响了蠕变变形过程中位错的运动方式.     

抽拉速率对一种镍基单晶高温合金组织和偏析的影响

研究了抽拉速率对一种镍基单晶高温合金组织和成分偏析的影响。结果表明：随着抽拉速率的提高,一次枝晶间距与二次枝晶间距缩小,γ''相尺寸减小;γ/γ''共晶随着抽拉速率的提高,尺寸变小,但体积分数增加;同时,随着抽拉速率的提高,单晶成分偏析增加。     

直流电场对一种镍基单晶高温合金力学性能的影响

采用电场凝固技术在自制电场定向凝固装置上进行电场单晶生长，研究了直流电场对一种镍基单晶高温合金室温拉伸性能和高温持久性能的影响．结果表明，随着电流密度增大，合金的室温屈服强度明显提高，但抗拉强度无明显改善，且塑性降低；在980℃和221MPa条件下，高温持久时间显著延长，持久塑性得到改善．利用扫描电镜和电子探针对该合金的凝固组织、合金成分分布和断口形貌进行了分析．结果表明，直流电场引起枝晶间距及γ′相尺寸减小、成分偏析减轻，共晶和亚晶界减少．直流电场作用导致的γ′相尺寸减小及成分偏析减轻导致的γ／γ′错配度变化，对合金的屈服强度和高温持久性能的提高有贡献．     

中速生长条件下单晶高温合金组织及偏析研究

本文利用高梯度定向凝固设备研究了镍基高温合金在中等凝固速率条件下枝晶组织和偏析变化的基本规律,实验发现采用高梯度定向凝固技术可以得到具有超细枝晶组织的单晶高温合金材料,枝晶偏析在低速生长时随冷却速率的增加而增加,而在高速生长时形成的超细枝晶组织中,枝晶偏析随冷却速率的增加而减小。     

一种镍基单晶合金的凝固行为

采用等温凝固方法研究了单晶镍基合金的凝固区间,利用DSC测试了合金的凝固曲线。结果表明:实验合金的液相线温度约为1380℃,固相线温度约为1310℃。合金的凝固顺序为:Lγ,L MC;γγ′;Lγ+MC。单晶合金的铸态组织中,W偏析于枝晶干,Ti、Cr、Mo和Ta偏析于枝晶间,偏析程度为:MoTiCrTa,Al和Co几乎不发生偏析。1314℃1382℃1361℃1325℃     

碳对镍基单晶高温合金AM3凝固组织的影响

研究了碳(C)对第一代镍基单晶高温合金AM3显微组织的影响。结果表明,随着碳含量的增加,枝晶形貌和间距无明显变化,合金中共晶的数量明显减少,一次碳化物逐渐增多。该合金中一次碳化物形貌通常为块状、骨架状和汉字状。当含碳量较高时,碳化物形貌为由骨架状连接形成的网状碳化物(汉字状碳化物)。     

热处理工艺对镍基单晶合金性能的影响

通过能谱分析和拉伸蠕变试验研究了热处理工艺对1.8Re-4.0W镍基单晶合金性能的影响.试验结果表明,合金的最佳固溶处理温度为1320℃;合金经1280℃×4h空冷均匀化处理,1320C×4h空冷固溶处理,再1080℃×4h空冷时效和870℃×8h3次时效后,在1072℃、137 MPa条件下的蠕变寿命达221 h.该...