一种镍基单晶高温合金高温持久性能的各向异性

测定了一种镍基单晶高温合金[001],[011]和[111]三个取向的高温持久性能。结果表明,[001]方向塑性最好,[111]方向寿命最长,而[011]方向各性能指标都较低,组织分析显示,[111]取向启动多个滑移系,形成界面位错网,且分切应力低,因而寿命长;[001]取向等价滑移系最多,可有效钝化微裂纹,因而塑性最好;而[011]取向切应力高,滑移系少,形变孪晶易促进裂纹萌生,所以寿命短且塑性也低,三种试样在持久过程中都形成一种沿枝晶方向的藤状γ′,是由各枝晶间的微小取向差引起的,这些滕状γ′可以成为一种重要的裂纹源。     

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。     

试验温度对镍基单晶高温合金裂纹扩展行为的影响

研究了DD6镍基单晶高温合金从530 ℃到850 ℃的疲劳裂纹稳定扩展行为。疲劳裂纹扩展试样沿[001]方向平行于受拉的加载轴。通过扫描电子显微镜研究疲劳裂纹扩展试验后的断口形貌,并根据形貌特点分为源区、预制裂纹区、稳定扩展区以及快速扩展区。通过电子背散射衍射技术研究垂直于断口的剖面塑性变形情况。通过透射电子显微镜观察断口附近位错机制随温度的变化。结果表明,受温度场、应力场以及暴露时间的作用,在650 ℃时发生氧化,且在650 ℃至760 ℃之间,由于γ′相的弱化,在γ与γ′相中形成大量连续的位错,导致合金氧化加剧,同时760 ℃下疲劳扩展寿命显著下降。     

Ti/Al比对镍基单晶高温合金组织和持久性能的影响

研究了Al+Ti原子总量相同、Ti/Al比不同的3种单晶高温合金的微观组织和持久性能,讨论了无Re单晶高温合金中Al和Ti元素的成分设计原则.利用金相显微镜和扫描电镜对铸态和热处理态组织进行观察和分析;利用透射电镜的EDS对合金元素在两相中的分配比和错配度进行测试和分析.结果表明:随着Ti/Al比的增加,合金铸态枝晶间的r'-r共晶含量略有增加;热处理态r'相尺寸略有降低,r'相形貌逐渐规则,错配度略有降低.Ti/Al比的变化对合金的相变温度影响不大.Ti/Al比的变化对合金元素在两相中的分配有明显的影响,高Ti/Al比使合金元素在r'和r中的分配比更偏离于1.随着Ti/Al比的增加,合金的持久寿命逐渐增加.     

铸件尺寸对镍基单晶高温合金力学性能的影响

浇注了两种不同尺寸的镍基单晶高温合金铸件试样,研究了试样尺寸对显微组织的影响,利用扫描电镜分析了合金的断口形貌和断裂机制.结果表明,浇注试样尺寸增大,合金的枝晶间距和热处理后γ′相的尺寸增大.合金在760、980℃下的拉伸性能以及980℃和250MPa条件下的持久性能均有不同程度的降低.合金760℃的拉伸断裂为类解理断裂,980℃的拉伸断裂以及980℃和250MPa条件下的应力断裂都为韧窝断裂.     

一种镍基单晶高温合金压缩蠕变强度的各向异性

研究了镍基单晶高温合金压缩蠕变强度的各向异性．结果表明,压缩蠕变强度的取向依赖性与温度有关,其由大到小的排序分别为：１０２３Ｋ－［１１０］,［１１１］,［００１］;１１２３Ｋ－［１１０］,［００１］,［１１１］,当蠕变速率小于８×１０－５ｓ－１时,［００１］与［１１０］间的各向异性减弱;１２２３Ｋ－［１１０］,［００１］,［１１１］,但［００１］与［１１０］间的各向异性变得非常弱,通过蠕变门槛应力分析,确定了上述取向在不同区域中的蠕变控制机制,拼据此解释了压缩蠕变强度的各向异性．     

激光冲击强化对镍基单晶高温合金SRR99组织及性能的影响

目的 解决镍基单晶高温合金航空发动机涡轮叶片在服役时发生表面损伤的问题,探究激光冲击强化对镍基单晶高温合金SRR99的强化变形机制。方法 采用高功率（8 J）短脉冲激光分别对试样进行1、2、3次表面强化,使用白光干涉仪、显微硬度仪、X射线分析仪对强化前后的镍基单晶高温合金试样表面形貌、粗糙度、显微硬度、残余应力进行测试,通过扫描电子显微镜、透射电子显微镜和X射线衍射仪分析激光冲击强化对镍基单晶高温合金微观组织和物相组成的影响。结果 经过1、2、3次激光冲击后,单晶高温合金试样表面发生了塑性变形,表面凹坑随着冲击次数的增加逐渐加深,表面粗糙度分别为1.566、1.868、2.265μm,显微硬度分别增加了15.3%、25.8%、32.1%,表面残余压应力分别提高为–790、–870、–917 MPa。经强化后,试样表层形成了畸变层,γ′相的面积和体积分数均增大,合金未发生相变,但两相发生了严重的晶格畸变,晶格常数和晶面间距的变化导致两相晶格发生失配,经强化后在试样表层γ′强化相、γ通道、γ/γ′界面观察到大量位错结构,此外还观察到贯穿γ′相、γ相的位错滑移带和致密的位错网络。结论 激光冲...     

钴、钨和钛对镍基单晶高温合金持久性能的影响

采用正交实验设计方法，探讨了Co，W和Ti及其含量对镍基单晶高温合金持久性能的影响，通过数学分析，对合金成分进行了优化。结果表明：此合金系中Ti含量对持久寿命影响最大，Co次之，W对持久寿命影响最小；当Co，W和Ti含量（ω，％）分别为10，8和0时合金具有较好的持久性能。此合金长期时效后还显示出良好的组织稳定性。     

热处理对镍基单晶高温合金微观组织和高温持久性能的影响

采用螺旋选晶法,制备了一种镍基单晶高温合金。在非真空箱式电阻炉中进行分级均匀化热处理,研究了热处理制度对合金显微组织及持久性能的影响。结果表明:合金的铸态组织由γ-Ni固溶体相、初生和次生的γ-′Ni3Al相、以及γ/γ′共晶相组成;1 305~1 310℃、16 h固溶处理后,次生γ′全部固溶,少量γ/γ′共晶没有完全固溶;1 315℃、16 h固溶处理后,γ/γ′共晶全部固溶;1 320℃、2 h固溶处理后,出现少量初熔;两次时效处理明显改变了γ′的尺寸、形貌及分布;合金经1 180℃、2 h 1 290℃、2 h 1 315℃、16 h AC 1 140℃、4 h AC 870℃、24 h AC完全热处理后,在1 100℃,137 MPa条件下持久寿命达到100 h。持久裂纹主要沿与拉应力垂直的枝晶间横向段萌生扩展,与γ/γ′共晶完全固溶状态相比,未固溶的γ/γ′共晶更容易成为主要裂纹源。     

Ru对镍基单晶高温合金高温持久性能的影响(英文)

在真空定向炉中浇注了具有[001]方向的不含Ru和含Ru两个单晶高温合金,其它合金元素的含量基本相同,研究Ru对单晶高温合金在(980℃,250 MPa),(1100℃,140 MPa)和(1120℃,140 MPa)条件下持久性能的影响。结果表明,加入Ru能提高单晶高温合金的高温持久性能,提高作用随着温度的升高而降低。在断裂后的两种合金试样中都观察到γ′相定向粗化和筏排化,并且在(1100℃,140 MPa)和(1120℃,140 MPa)条件试样中有针状的TCP相析出,而在(980 ℃,250 MPa)条件试样中无TCP相析出。加入Ru减少了TCP相的析出数量。最后,讨论了加入Ru带来的合金组织变化进而提高合金持久性能的原因。     

Crack growth behavior of SRR99 single crystal superalloy under thermal fatigue

The thermal fatigue behavior of a single crystal superalloy SRR99 was investigated.Specimens with V-type notch were tested at the peak temperatures of 900,1000,and 1100℃.The crack growth curves as a function of the number of cycles were plotted.With the increase of peak temperature,the crack initiation life was shortened dramatically.Through optical microscopy (OM) and scanning electron microscopy (SEM) observation,it was found that multiple small cracks nucleated at the notch tip region but only one or two of them continued to develop in the following thermal cycles.The primary cracks generally propagated along a preferential direction.Microstructure changes after thermal fatigue were also discussed on the basis of SEM observation.     

Transient liquid phase diffusion bonding of a single crystal superalloy DD6

0Introduction DD6isasecondgenerationsinglecrystalsuperalloy developedbyBeijingInstituteofAeronauticalMaterials, whichpossessesmanyadvantagessuchashighstrengthat elevatedtemperature,excellentcomprehensiveperform anceandgoodmicrostructuralstability.DD6allo…     

晶体取向对镍基单晶合金蠕变行为的影响

通过蠕变曲线测定及组织形貌观察,研究[001]、[011]取向镍基单晶合金在蠕变期间的组织演化及变形特征。结果表明:经完全热处理后,[001]和[011]取向合金中立方γ′相均以共格方式镶嵌在γ基体相中,并沿〈100〉取向规则排列。蠕变期间,[001]取向合金中γ′相沿垂直于应力轴方向形成N-型筏状组织,而[011]取向合金中γ′相沿[001]取向形成纤维状筏形组织,且在(100)晶面的筏状γ′相与施加应力轴方向呈45°角排列,其中,立方γ′相不同晶面中扩张晶格的法线方向是筏状γ′相的生长方向。在试验温度和应力范围内,与[011]取向合金相比,[001]取向合金具有较好的蠕变抗力。在高温蠕变后期,两取向合金中的筏状γ′相均发生粗化和扭折,其中,[001]取向合金在蠕变后期的变形机制是位错剪切γ′相,而[011]取向合金的变形特征主要是形变位错在基体通道中滑移。     

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.     

Effect of carbon on microstructure and mechanical properties of DD99 single crystal superalloy

The effects of carbon on the microstructure and mechanical properties of DD99 single crystal superalloy were investigated. The results show that stress rupture life of DD99 alloy possesses peak value at carbon content of 0.03%（mass fraction）. As carbon addition is greater than 0.03%, the stress-rupture life decreases with the increase of carbon content. The tensile strength and yield strength of DD99 alloy reach peak value at 0.08% carbon and 760 ℃. On the contrary, the tensile strength and yield strength have minimal values at 0.08% carbon and 900℃. The tensile ductility of DD99 alloy basically decreases with the increase of carbon content at 760 ℃ or 900 ℃. The amount of carbides greatly increases with the addition of carbon content. Dislocation moving is retarded by carbides so that dislocation networks are apt to form, which has an important role on the mechanical properties in DD99 single crystal superalloy.     

DD6单晶合金过渡液相扩散焊工艺

对国内自行研制的第二代单晶合金DD6的过渡液相扩散焊(TLP扩散焊)工艺进行了研究。所采用中间层合金的主要成分与DD6母材基本一致，同时加入一定量的B作为降熔元素。试验结果表明，在文中的试验条件下，很难获得微观组织与DD6母材完全一致的TLP扩散焊接头。1290℃／12h规范扩散焊接头的连接界面，约一半区域为与DD6母材类似的γ γ’组织，其它区域则为γ固溶体基体上分布着不同形态的硼化物，其980℃的持久性能接近母材性能指标的90％。延长扩散焊保温时间至24h，连接界面上的不均匀区域减少，其980℃及1100℃的持久性能分别达母材性能指标的90％～100％和70％～80％。     

Temperature dependence of deformation mechanism in single crystal Ni-base superalloy

The tensile behavior of a new single crystal Ni-base superalloy was studied at various temperatures.Specimens were strained to fracture in the temperature range from 20 ℃ to 1 000 ℃. σ0.2 is essentially unaffected by temperatures between 20 ℃ and 400 ℃. At higher temperatures it increases until it reaches a maximum at about 800 ℃. Beyond 800 ℃ a sharp decrease of strength is observed. There is a slight fluctuation in ductility between 20 ℃ and 800 ℃. The elongation to fracture increases from 10% to 36% as the temperature increases from 800 ℃ to 1 000 ℃. The deformation is dominated by γ' shearing and the high-density dislocations are observed in matrix channels at low temperatures. The dislocation microstructure is inhomogeneous due to the formation of dislocation concentrations with high-density tangling at intermediate temperatures. The networks deposited at the γ'/γ'interfaces prevent dislocations from entering the γ' precipitates at high temperatures.     

DD3单晶合金TLP扩散焊接头组织及持久性能

采用粉状中间层合金D1P对镍基单晶高温合金DD3进行了TLP扩散焊,并对接头组织与性能进行分析研究.结果表明,D1P粉状中间层合金TLP扩散焊接头的焊缝主要由γ+γ'双相组织、枝状化合物(Mo,W,Cr,Ni)3B2和条状化合物(Cr,Mo)23(C,B)6组成,近缝区中存在块状或针状化合物相(Mo,W,Cr,Ni)3B2.接头中存在明显的组织不均匀现象,对接头性能具有明显的不利影响.接头组织不均匀现象可经过高温长时间保温消除,1 250℃/24 h/空冷扩散焊的接头,并在焊后进行时效处理,其980℃持久强度可达到母材的90%.