Oxidation of single crystal PWA 1483 at 950 °C in flowing air

The oxidation behaviour of single crystal PWA 1483 at 950 °C was investigated by means of XRD, SEM and EDS. The parabolic oxidation behaviour, as defined by mass gain and the respective oxide layer thicknesses, is characterized by a parabolic rate constant of about 4 × 10⁻⁶ mg²/(cm⁴ × s) and the formation of a multi-layered oxide scale. An outer scale contains a Ti-bearing thin film composed of TiO₂ and NiTiO₃ but mostly Cr in Cr₂O₃ and (Ni/Co)Cr₂O₄ besides NiTaO₄. This outer scale is connected to a discontinuous layer of Al₂O₃ and an area of γ′-depletion within the base material.     

能量约束的单晶高温合金激光外延修复试验研究

针对单晶高温合金激光外延修复层中常常出现"杂晶"的问题,提出能量约束的单晶高温合金激光外延修复工艺,并研究了激光功率和单晶母材宽度对修复层形貌与组织结构的影响。结果表明,能量约束的单晶高温合金激光外延修复层内几乎保持完全的定向外延生长枝晶,"杂晶"出现的概率大大降低。在优化参数下,修复层内获得连续的定向外延枝晶,单层厚度达到1220μm。随着激光功率升高,修复层厚度有所增加;在光斑直径和激光功率相同的条件下,随着单晶母材宽度的增加,修复层厚度先增加后减小,并呈现"扁平化"特征。当母材宽度为3mm时,修复层内呈现明显的流线特征,结合高速摄像照片,观察发现激光熔覆时熔池内金属从中心底部向表面流动,随后向四周扩散,最终沿着熔池底部回流至中心底部,如此反复。     

DD9镍基单晶高温合金固溶处理初熔组织研究

研究了DD9单晶合金固溶处理过程中组织的变化以及初熔组织的生成机理。结果表明,初熔组织分为两类,即γ/γ′共晶组织熔化生成的不规则初熔组织及固溶微孔熔化生成的规则初熔组织。初熔组织严重降低铸件的高温性能,在1100℃、137 MPa条件下,初熔组织使铸件的使用寿命缩短35h。两种初熔组织都可以通过延长较低温度下的保温时间,促进元素的扩散来消除。     

一种试验第三代单晶高温合金1100℃长期时效组织演化

通过1100℃长期时效100-800小时,研究了一种试验第三代单晶高温合金组织演化规律,结果表明：随着时效时间的增加,枝晶干γ‘相逐渐变得粗大和不规则;而枝晶间γ’相形貌则随着时效时间的延长呈规则立方、合并长大、筏排化规律演化。枝晶干与枝晶间这种不同的γ‘相演化规律主要由合金元素的偏析造成。时效300小时后,枝晶干析出了少量的针状TCP相,随着时效时间增加,枝晶干处TCP相析出量增加;枝晶间直到800小时仍未发现TCP相析出;TEM和EDX分析表明析出相为σ相,富含Re、W元素。     

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.     

单晶高温合金损伤与断裂特征研究

研究了单晶高温合金在持久、拉伸和低周疲劳条件下的损伤与断裂特征。结果表明:单晶合金高温持久微观断裂方式为沿原始微孔洞扩展的微孔聚集型断裂,中温持久微观断裂方式为微孔聚集型断裂与滑移剪切断裂共存的混合型断裂;高温拉伸首先在内部以微孔聚集型模式开裂,最后阶段以滑移剪切的方式发生断裂,微孔聚集型断裂过程占主要地位,中温拉伸以纯滑移剪切的方式发生断裂,断口由一个平面组成;低周疲劳断裂由裂纹萌生、裂纹稳定扩展和裂纹失稳扩展3个阶段组成。断口呈现多源开裂特征,疲劳裂纹一般萌生于表面。疲劳裂纹扩展初期断口基本与主应力方向垂直,随着疲劳裂纹扩展,断口表现为与主应力约成45°的平面特征。     

Effects of growth rate and temperature gradient on the microstructure parameters in the directionally solidified succinonitrile–7.5 wt.% carbon tetrabromide alloy

Succinonitrile (SCN)–7.5 wt.% carbon tetrabromide (CTB) alloy was unidirectionally solidified with a constant growth rate (V = 33 μm/s) at five different temperature gradients (G = 4.1–7.6 K/mm) and with a constant temperature gradient (G = 7.6 K/mm) at five different growth rates (V = 7.2–116.7 μm/s). The primary dendrite arm spacings, secondary dendrite arm spacings, dendrite tip radius and mushy zone depths were measured. Theoretical models for the microstructure parameters have been compared with the experimental observations, and a comparison of our results with the current theoretical models and previous experimental results have also been made.     

镍基单晶超合金的剪切强度研究

通过设计滑移系直接受分切应力的剪切试样形式,对镍基单晶超合金在７００℃、８５０℃和９５０℃时的瞬时剪切强度和剪切蠕变性能进行了研究。试验结果表明,本研究试样形式可以直接测量单滑移系的滑移规律,未发现晶体取向相关性。通过转换公式,瞬时剪切强度与圆棒试验结果相吻合。应用扫描电镜（ＳＥＭ）对试样断口分析表明,断口由平整的小刻面组成,从而进一步验证本试验的有效性,同时发现,由夹杂形成的空洞和平行受载方向的     

镍基单晶合金热处理的组织演化与有限元分析

通过对一种含Re单晶镍基高温合金热处理期间及不同时效温度组织形貌的观察,结合有限元分析,研究合金中γ′相在热处理期间及蠕变期间的组织演化规律。结果表明,在固溶热处理期间,γ′相以蝶形组合从基体中析出;一次时效期间,γ′相长大为立方体形貌;二次时效期间,γ′相略有长大,排列更加规则。经不同温度的一次时效后γ′相尺寸逐渐长大,立方度增加。最后确定出该合金合理的热处理工艺。     

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℃     

镍基单晶高温合金性能的研究

研究在两种凝固条件下,热处理对镍基单晶高温合金性能的影响。研究表明：γ相为0．5时,镍基单晶高温合金在950～1050℃有最佳的蠕变性能;显微疏松对850℃的高周疲劳以及750℃低周疲劳有明显的影响,采用高的温度梯度下的铸造处理可以使性能得到改善;该合金的耐腐蚀性较高。     

Lapping of Single Crystal Diamond Tools

Lapping is the key technology used in manufacturing process of diamond tools and diamond Jewels. Because of the strong anisotropism and super hardness of diamond, the material removal rate is very small in its lapping process. The Influence of the crystal anisotropism on removal rate in diamond lapping is discussed in this paper. A new diamond crystal orientation method by using laser diffraction is presented, which can not only be used for the crystal orientation, but also for the indication of ‘soft’ directions on crystal planes in lapping. The mechanism of removal rate anisotropism in diamond lapping is investigated, and a new explanation for the reasons is proposed. It is pointed out that the variation of inclination angle between Inside (111) plane (cleavage plane) and lapping surface causes the difference of friction coefficient and removal rate in diamond lapping. Furthermore, a new method using ultrasonic vibration for diamond lapping was developed to improve the removal rate.     

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。     

DD6单晶高温合金凝固特性研究

利用等温凝固淬火法、光学金相技术、定量金相技术以及扫描电镜、能谱分析等方法,研究了Re含量为2%的DD6单晶高温合金的凝固特性,结果表明,合金凝固过程中所析出相依次为γ相→MC相→共晶γ′→枝晶间γ′→枝晶干γ′,DD6合金的固-液相温度范围(ΔT)、有效结晶温度范围(ΔT2)和F值(枝晶间失去补缩能力温度下的液相体积分数)较小,铸造性能较好.     

DD15单晶高温合金的蠕变各向异性

在定向凝固炉中制备了［001］、［011］和［111］3种不同取向的DD15单晶高温合金，研究了980 ℃/300 MPa条件下不同取向的蠕变性能。为对比分析不同蠕变时间后的微观组织，蠕变50和100 h后停止试验。采用扫描电镜和透射电镜分析不同取向的合金组织。结果表明，不同取向合金在垂直于生长方向的截面上具有不同的组织特征，［001］取向γ′相为规则的正方形，［011］取向γ′相为矩形，［111］取向γ′相为多边形。合金在 980 ℃/300 MPa条件下的蠕变性能呈现明显的各向异性，蠕变寿命按［111］、［001］、［011］取向的顺序减小，应变量按［001］、［011］、［111］取向的顺序降低。3种取向合金蠕变曲线的共同特征为具有非常短的蠕变第1阶段，与［001］和［111］ 取向相比，［011］取向合金具有较短的蠕变第3阶段。不同取向合金蠕变后的γ′相具有明显不同的筏排化程度。［001］取向合金的γ′相筏排化速率大于［011］和［111］取向合金。蠕变断裂后，［001］或［111］取向合金的位错密度大于［011］取向合金。     

一种镍基单晶高温合金持久性能的预测

在Monkman-Grant方程的基础上计算了试验合金的Larson-Miller曲线,对预测的结果与试验结果进行了比较,计算曲线与实测曲线有较好的吻合,证明该方法能够准确地预测试验合金的持久性能。     

C含量对单晶高温合金再结晶的影响

采用选晶法在真空定向凝固炉中,制备了C含量分别为0.019%、0.048%、0.074%和0.094%的单晶高温合金,合金表面吹沙后分别在1 250、1 300℃进行真空热处理,研究不同C含量对单晶高温合金再结晶的影响。结果表明:随着合金中C含量升高,碳化物含量增多,其形态由块状转变为骨架状、发达骨架状;随着C含量增加,合金再结晶层深度无明显变化趋势,这表明碳化物对合金再结晶无明显的抑制作用,随着热处理温度升高,再结晶厚层深度明显增加;C对单晶高温合金再结晶抑制作用与形成碳化物的形态和密度有关,在合金表层形成高密度的碳化物,从而对再结晶晶界形成钉扎作用,阻碍晶界的迁移,能够起到抑制再结晶的作用。     

一种第三代镍基单晶高温合金的DTA实验研究

采用差热分析方法(DTA)和熔体超温处理技术,研究熔体过热温度对一种第三代镍基单晶高温合金凝固特性及组织的影响。结果表明:当熔体过热温度从1450℃提高到1500℃时,形核过冷度与结晶温度间隔变化不明显,γ相在一个较宽的温度范围内形核生长;而当熔体过热到1580℃时,形核过冷度急剧增大,结晶温度间隔显著减小,γ相形核生长温度范围减小,γ/γ′共晶组织析出减少,γ′相的析出温度较熔体过热到1450℃条件下升高了9℃;当熔体过热温度进一步升高到1650℃时,形核过冷度略有减小,结晶温度间隔稍有增大。当熔体超温处理温度由1500℃提高到1580℃时,枝晶组织明显细化,而进一步提高熔体超温处理温度至1650℃时,枝晶组织反而略有粗化。熔体过热温度使熔体结构发生改变,从而对合金的凝固特性及组织产生影响。     

一种含Re单晶高温合金的拉伸断裂行为

研究了Re对单晶高温合金拉伸、持久性能的影响及含Re单晶的拉伸断裂特征。拉伸性能试样采用[001]取向单晶制备，应力轴方向平行于单晶[001]取向，采用扫描电镜观察断口形貌。实验结果表明：Re的加入降低了单晶短时拉伸延伸率，但能提高单晶的高温持久断裂延伸率；含Re单晶室温拉伸表现为滑移开裂特征；高温拉伸断裂失效机制为变形不均匀的蠕变断裂；高温持久断口表现为典型的塑性断裂特征，变形均匀。     

喷丸强化DD6单晶合金中温单轴拉伸性能

为研究喷丸对单晶合金中温拉伸性能影响,采用陶瓷弹丸对DD6单晶合金（后简称单晶）进行喷丸,研究了[001]取向单晶原始/喷丸后600、650和850℃的单轴拉伸性能。采用显微硬度和透射电镜分析了喷丸单晶表层组织,并采用扫描电镜观察了拉伸断口。结果表明：喷丸对单晶中温抗拉、屈服强度及850℃拉伸塑性无影响,而喷丸后单晶的600和650℃拉伸塑性显著下降。650℃时,延长率和断面收缩率分别由16.1%和20.1%下降到喷丸后的3.8%和6.9%;600℃时,延长率和断面收缩率分别由10.5%和18.4%下降到喷丸后的2.8%和7.5%。喷丸单晶表面形成了以{111}交叉滑移孪晶面,与600和650℃拉伸主滑移面重合,孪晶使得拉伸过程进一步表面变形困难,内部金属变形受到限制,表现为喷丸单晶600和650℃拉伸塑性下降。单晶850℃拉伸过程中,除开动八面体滑移外,还开动了六面体滑移,未出现喷丸孪晶面与拉伸主滑移面重合问题,故喷丸不影响850℃单晶拉伸塑性。