抽拉速率对一种镍基单晶高温合金凝固组织的影响

研究了抽拉速度对一种镍基高温合金DD98凝固组织的影响。结果发现随着抽拉速率的增加，DD98合金由胞状凝固转变为枝状凝固，γ‘相尺寸变小，由不规则形状逐渐变为规则的立方体形状，γ／γ‘共晶的含量逐渐增加，而共晶中的初生γ‘相尺寸逐渐减小。在胞枝晶转变处存在一次枝晶间距最大值。     

铼含量对第四代镍基单晶高温合金凝固组织的影响

以第四代镍基单晶高温合金DD15为基础,将其铼含量(质量分数)分别调整为5%,6%,7%制备单晶高温合金,研究了铼含量对合金凝固组织特征与元素分布的影响。结果表明：随铼含量的增加,试验合金的γ′相析出温度、溶解温度升高,固相线温度略微下降,液相线温度无明显变化;增加铼含量,合金一次枝晶间距与二次枝晶间距均增大,(γ+γ′)共晶组织含量增多,γ′相尺寸减小,体积分数降低;铼含量的增加使得合金组织中负偏析元素铼、钨、钼、铬、钴的偏析程度降低,但正偏析元素钽的偏析程度增大。     

镍基单晶高温合金在980℃以上稳态蠕变行为及相应的显微组织

研究了一种镍基单晶高温合金在高温(高于980℃)蠕变时的稳态蠕变行为与相应显微组织的关系。结果表明:筏形组织是稳态蠕变变形的重要特征,较短的初始蠕变阶段和较高的界面位错网密度有利于稳态蠕变变形。     

不同取向镍基单晶高温合金在980℃下的低周循环变形行为

在980℃温度下,对不同取向镍基单晶高温合金DD6在不同低周疲劳条件下的循环变形行为进行了研究。结果表明:[001]取向的合金在高总应变幅下表现出循环硬化特征,在低总应变幅下表现为基本循环稳定;[011]和[001]取向合金具有大致相同的特征。应变速率会对合金的循环硬化曲线产生影响,在低应变速率的条件下,硬化曲线整体上是向下移动,循环应力峰值下降;施加的总应变幅越大,循环应力下降越明显;高应变速率使得两种取向合金在相同的总应变幅下硬化曲线的初始硬化速率上升,这种现象对于[111]取向的尤为明显。     

镍基单晶高温合金熔炼工艺优化

采用中频感应熔炼和MgO坩埚制备镍基单晶高温合金,对比研究氩气保护和真空熔炼工艺下合金的氧、氮、硫含量和显微组织,分析了不同工艺的除杂效果,并讨论了真空熔炼过程中延长精炼时间、添加陶瓷过滤网、加入脱氧剂碳等措施对除杂效果的影响。结果表明：氩气保护熔炼镍基单晶高温合金中氧、硫、氮元素的质量分数均高于1×10^-5,且组织中存在粗大的氧化铝夹杂物;真空熔炼合金中杂质元素质量分数均小于1×10^-5,同时组织中未发现大尺寸夹杂物;与氩气保护熔炼相比,高真空熔炼有利于降低合金中氮元素的含量;延长精炼时间可促进合金成分均匀化,大功率电磁搅拌加速了氮的脱除速率;添加陶瓷过滤网滤除了合金中大尺寸夹杂物;利用脱氧剂碳和氧的反应来进一步脱氧和脱氮。     

热处理制度对一种单晶镍基高温合金γ′相形貌演化的影响

研究了热处理制度对一种单晶镍基合金γ′相形貌演化的影响。结果表明：没的热地合金的γ′相形貌有很大的影响。合金经固溶处理后,γ′相细小弥散析出,一次时效处理使γ′相平均尺寸增大,一次时效温度在1200℃以上时,由于基体通道变宽,有细小的二次γ′相析出,二次时效处理对γ′相平均尺寸影响不大,只是增加γ′相的正方度。     

镍基单晶高温合金微动摩擦磨损特性研究

采用SRV-IV微振动摩擦磨损试验机研究了航空发动机材料DD6镍基单晶高温合金的室温微动摩擦磨损特性.微动试验条件为:试验块与合金球水平垂直接触干摩擦,正向载荷为50～180 N,振幅为60 μm,频率为50 Hz,循环次数为1×105次.试验结果表明:随着正向载荷的增大,磨痕中心区域磨损特征由微凹坑转变为平坦的挤压层...     

基于Abductive网络的镍基单晶高温合金蠕变断裂寿命预测

通过建立镍基单晶高温合金的蠕变断裂寿命与合金成分、试验温度以及试验应力的4层Abductive网络预测模型,对CMSX-4与CMSX-10合金进行了不同试验条件下的寿命预测,并用试验所得的合金lgt_r-lgσ曲线进行了验证。结果表明:Abductive网络具有高的准确性与很好的适用性,能够准确预测不同成分镍基单晶高温合金的蠕变断裂寿命。     

DD5镍基单晶高温合金高速铣削判据及切屑毛边成形机理研究

为改善DD5镍基单晶高温合金难加工特性,基于绝热剪切理论,以切削速度为变量,采用单因素实验及有限元仿真方法,提出了高速铣削判据及切屑毛边成形机理。根据切屑锯齿间距和锯齿化程度的测量结果,当切削速度达到37.7 m/min时,切屑自由表面从片层状结构转变为明显的锯齿状结构,由此判断切削进入了高速区。切屑边缘与绝热剪切带交汇处凹槽侧面的应力集中触发了切屑纵向裂纹的形成,而纵向裂纹的扩展引起了切屑横、纵两向应力分布的变化,从而导致切屑横向裂纹的产生;切屑侧面横、纵两向裂纹的形成和扩展是切屑毛边形成的主要原因。随着切削速度的增大,毛边形态由平整的梯形转变为狭长且有缺陷的三角形。相比于传统加工,高速加工有益于切削力的减小及切屑毛边高度和间距的下降,同时可抑制侧向裂纹的扩展。     

含碳镍基单晶高温合金的再结晶倾向性

研究了不同碳含量镍基单晶高温合金在不同固溶温度和压应变条件下的再结晶倾向性.结果表明:铸态γ'相的溶解是再结晶晶粒形成的重要条件;再结晶层厚度随固溶温度的升高而增大;随着应变量的增加,再结晶晶粒增加;热处理时间越长,则再结晶越容易发生;γ/γ'共晶、大γ'相和碳化物均具有阻碍再结晶生长的作用;在该合金系中碳无明显改善再结晶倾向性的作用.     

高温高频疲劳条件下应力幅值对CMSX-3 单晶合金寿命的影响

研究了镍基单晶高温合金CMSX-3的高温高频疲劳行为，重点探讨了应力幅值对这种行为的影响。结果表明，应力幅值的增加会导致合金高温疲劳寿命的下降及使变形机制改变。     

不同温度下镍基单晶高温合金的低周疲劳性能

研究了Ni-Cr-Co-Mo-W-Ta-Nb-Re-Al-Hf-C系镍基单晶高温合金在不同温度(800,980℃)下的低周疲劳性能.结果表明:与800℃下相比,980℃下合金的塑性变形量更大,损伤更严重,疲劳强度更低,寿命更短;2种温度下合金的疲劳断裂均为类解理断裂;800℃时,裂纹萌生于疏松组织处,沿{111}平面扩...     

基于灰色理论镍基单晶合金多轴非比例加载低周疲劳研究

基于灰色理论研究DD3镍基单晶合金高温多轴非比例加载低周疲劳特性,对等效应变范围、温度、应变路径角、拉/扭载荷相位角和轴向应变比等影响疲劳寿命的因素进行灰色关联度分析,并引入损伤参量Q表征非对称循环特性和拉/扭多轴效应,以参量Q、等效应变范围Δεe和Mises等效应力范围Δσe构造疲劳损伤参量,建立低周疲劳寿命GM(1, N)预测模型。结果表明,各影响因素与多轴低周疲劳寿命的关联度等级依次为等效应变范围、温度和应变路径角为一级,拉/扭载荷相位角为二级,轴向应变比为三级;680 ℃和850 ℃温度下的GM(1, N)疲劳寿命模型的预测寿命与试验寿命的绝对关联度分别为0.97、0.86,平均相对误差分别为4.9%、6.0%;两种温度的试验数据几乎分别落在1.93、2.13倍偏差分布带内。     

DD3镍基单晶合金低周疲劳寿命研究

进行DD3单晶合金在680℃温度下[001]、[011]和[111]三种取向的非对称循环载荷低周疲劳试验研究。结果表明：晶体取向对DD3单晶合金的应变疲劳寿命有显著的影响,[001]取向寿命最长,[111]取向寿命最短;用取向函数修正应变幅度可以在很大程度上消除晶体取向对疲劳寿命的影响;通过引入参量是表示非对称循环载荷产生的平均应力对疲劳寿命的影响,它与循环寿命之间呈幂函数关系。对应变幅度、取向函数和参量丘与光滑或缺口疲劳试样的循环寿命进行相关性分析,发现无论是处于单轴应力状态还是复杂应力状态,应用多元线性回归分析方法拟合DD3单晶合金低周疲劳寿命曲线,相关系数最大,效果最好。     

单晶Ni3Al基高温合金微铣削表面粗糙度试验研究

为研究单晶高温合金的微铣削表面粗糙度,采用直径为0.8mm的双刃硬质合金微铣刀,对典型的单晶Ni3Al基高温合金IC10进行微尺度铣削的三因素五水平正交试验研究。通过极差分析找出主轴转速、进给速度、进给深度对微铣削表面质量影响的主次因素。通过优化获得理想的切削工艺参数组合,所获表面粗糙度为801nm。对其切削机理和影响表面质量的原因进行深入的分析,其结果对单晶高温合金的微加工理论的机理揭示具有一定的指导意义。     

镍基单晶高温合金(001)和(011)晶面的定向切割

为了对镍基单晶高温合金进行不同晶面的定向切割,开发了用普通的X射线衍射仪,通过非对称X射线衍射技术对合金的[001]及[011]取向进行精确测定以及在此基础上对(001)和(011)晶面进行定向切割的方法.结果表明:经过两次定向切割后所得小块单晶体的(001)和(011)晶面偏离试样端面的角度分别为0.4°和0.1°.     

基于单胞模型镍基单晶高温合金低周疲劳寿命的预测

基于镍基单晶高温合金的微观尺度结构特征,建立了γ/γ′双相单胞有限元模型,并基于能量耗散理论,引入统一表征非对称载荷循环特性和拉/扭多轴效应的k参量,以循环塑性应变能作为损伤参量,建立了镍基单晶高温合金低周疲劳寿命预测模型;分别利用宏观有限元模型和γ/γ′双相单胞微观有限元模型对[001]取向的DD3、PWA1480和CMSX-2镍基单晶高温合金的单轴、多轴低周疲劳试验过程进行数值模拟。结果表明:微观单胞有限元模型反映了试验合金的微观结构特性,其预测精度明显优于宏观有限元模型的;上述3种合金几乎所有的试验数据分别落在1.3,2.0和2.0倍偏差分布带内。