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。     

Al含量对单晶高温合金1100℃长期时效后组织和持久性能的影响

研究了两种不同Al含量单晶高温合金的热处理态组织和1 100℃不同时间长期时效处理后的组织形貌以及长期时效对两种合金持久性能的影响,考察Al含量对合金组织稳定性以及持久性能的影响机理.研究结果表明:两种不同Al含量的合金经完全热处理后,5.7Al合金与6.1Al合金的γ'相尺寸相当,和5.7Al合金相比,6.1Al合金...     

高温时效对镍基单晶高温合金的组织演化行为的影响（英文）

研究了高温时效对一种镍基单晶高温合金组织演变行为的影响。使合金在980,1050,1100℃,进行20,50,100 h的短期时效及在1100℃下进行200~800 h的长期时效,采用扫描电子显微镜进行组织形貌的观察、电子探针显微分析仪分析TCP相的成分,并对时效后的试样进行硬度测试。试验结果表明:在短期时效时,γ'相的粗化符合扩散控制理论的长大规律,即r3与t成正比,可求得不同温度的粗化长大系数;在长期时效下,1100℃时效400 h后,筏排状的γ'相形成且有TCP相析出,TCP相中富含Re和W元素;此外,在1050℃时效50 h及在1100℃时效20和100 h后,合金中也有TCP相的析出;硬度结果显示,不同时效条件的试样硬度值没有明显变化。     

热力耦合对一种第四代镍基单晶高温合金1100℃蠕变组织演变的影响

以一种第四代镍基单晶高温合金为研究对象,采用变截面蠕变试样,在1100℃、43~96 MPa条件下进行200 h蠕变中断实验,利用SEM和TEM观察了微观组织演变规律,利用同步辐射高能XRD和EPMA分析了高温低应力条件下镍基单晶高温合金的蠕变组织演变。结果表明:随着应力的增大,镍基单晶高温合金的γ′相体积分数降低,筏化程度增大且筏排厚度下降,同时,γ相通道宽度逐渐增大,而γ/γ’两相界面位错网间距逐渐减小。固溶强化元素Re、Mo和Cr等在γ相中的富集导致γ/γ’两相错配度绝对值增大。蠕变过程中γ’相体积分数降低和γ’相筏排厚度减小显著降低了合金的强度。另外,位错在γ′相溶解所导致的弯曲相界处的塞积,使位错易于切入γ′相,也是镍基单晶高温合金室温硬度下降的重要原因。     

一种第3代单晶高温合金固溶热处理组织研究

对一种第3代单晶高温合金的试棒进行了固溶热处理试验,研究了热处理气氛对试棒表面层组织的影响,探讨了解决贫Cr层问题的新方法。结果表明,在真空状态下进行热处理时,发现试棒表面出现了深度约为70μm的Cr、Co和Re等元素的贫化层。在高纯度的氩气气氛中热处理时,样品出现严重的表面氧化层和熔融层,深度达到约1 mm。其原因是高温下充入保护气体时会大大增强炉内气氛的宏观对流,加速试棒表面的氧化反应和合金元素挥发。为尽量减小炉内气氛对流的影响,将实验样品装入陶瓷管进行保护,形成相对密闭的空间,消除大范围对流的可能性。结果表明,该措施不但避免了合金表面的氧化反应,也使高温下各种合金元素的挥发很快达到饱和,避免了表面层中合金元素的蒸发,有效防止了试棒表面贫化层的形成。     

长期时效对一种镍基单晶高温合金组织演化及持久性能的影响

研究了长期时效对一种镍基单晶高温合金显微组织及持久性能的影响。结果表明:800℃时效1000h后,γ′相仍保持立方体形态;980℃时效1000h、1010℃时效500h后,γ′相逐渐连接形筏。980℃时效500h、1010℃时效100h后,μ相以针状和颗粒状形态逐渐析出,980℃时随时效时间延长,μ相逐渐增加,1010℃时随时效时间延长,μ相先增加后减少。800℃长期时效后合金的持久寿命变化不大,980,1010℃时随时效温度升高和时效时间延长,合金的持久寿命递减。     

980 ℃长期时效对DD15单晶高温合金组织稳定性的影响

采用选晶法在真空高梯度定向凝固炉中制备第四代单晶高温合金DD15试棒,热处理后在980 ℃分别时效400、800、1200、1600、2000 h,研究不同时效时间的合金组织。结果表明:合金的热处理组织由立方化较好γ′相和基体γ相组成。随着980 ℃时效时间增加,γ′相合并长大仍保持立方形状,基体通道的宽度增加;时效1600 h时,未有TCP相析出;时效2000 h时,析出极少量TCP相,合金具有良好的组织稳定性;合金中较多的Re、W、Ta、Mo、Nb等高熔点元素能够抑制γ′相长大,Ru元素能够抑制TCP相的析出,合金具有良好的组织稳定性。     

二代镍基单晶高温合金DD5的组织演化和稳定性（英文）

研究含晶界强化元素碳、硼和铪的第二代镍基单晶高温合金DD5的组织演化和稳定性。利用光学显微镜、扫描电镜、电子探针、能量分散光谱和萃取试验研究DD5合金的铸态、热处理态和热暴露后的微观组织和成分。在铸态条件下,γ相为初生凝固相,枝晶间存在3种偏析相,其形貌取决于元素偏析程度。热处理后,枝晶杆内γ′相细小且立方化程度高,尺寸约为0.5μm,质量分数为61.685%,枝晶间存在不规则γ′相和MC/M23C6碳化物。经980°C、1000 h热暴露后,未发现TCP相析出,表明DD5合金在980°C具有较好的组织稳定性。     

一种第三代单晶高温合金铸件表面层组织研究

采用一种第3代单晶高温合金制备了某型号的涡轮叶片铸件,经真空固溶热处理后,发现在叶片铸件表面形成了大量形状不规则的亮白色组织。经对叶片进行解剖和金相观察,发现铸件内部组织为均匀的γ相,但外部存在一个明显的表面层。表面层中基体为连续分布的亮白色γ′相,主要组成元素为Ni、Al和Ta,表面层γ′相基体上析出了许多片状的tcp相。对铸件表面附近的成分分布进行了测量分析,显示铸件表面层为典型的贫Cr层。正是Cr元素的贫化,导致了表面层中γ相向γ′相的转变和γ′相与tcp相的共轭生长。贫Cr层的出现还导致在表面层与内部组织之间出现了较多的残存γ/γ′共晶。     

第二代单晶高温合金DD6在980℃长期时效后的显微组织与持久性能

选用980℃时效温度、分别对[001]取向标准热处理后的第2代单晶高温合金DD6进行100，200，300，400，600，800及1000h的长期时效，研究了合金的显微组织与持久性能。结果表明：DD6合金980℃／1000h长期时效后，无TCP相析出，组织稳定性优良：DD6合金980℃／1000h长期时效后980℃／248．2MPa的持久寿命高于180h，合金具有优异、稳定的持久性能。     

扫描电镜下一种镍基单晶高温合金 长期时效过程中的界面位错演化

利用场发射扫描电镜观察分析了一种镍基单晶高温合金在长期时效处理过程中的位错网演化过程.结果 表明:在1100℃时效过程中合金γ/γ'界面形成了大量界面位错,界面位错反应形成位错网.随着长期时效时间的增加,界面位错网的间距逐渐减小.随着位错反应的进行,部分初始为四边形的界面位错网逐渐转化为八边形,最后形成方形位错网.界面...     

一种Ni3Al基单晶高温合金的再结晶动力学及组织变化（英文）

研究了一种Ni3Al基单晶高温合金的再结晶动力学及组织变化,解释了造成枝晶干和枝晶间再结晶行为不一致的原因。单晶合金经表面喷砂处理,再在惰性气氛中,于1280℃下退火不同时间形成再结晶晶粒。研究发现：枝晶干再结晶层厚度大于枝晶间再结晶厚度,枝晶干再结晶速率快于枝晶间再结晶速率。在退火过程中,枝晶间有Y-NiMo相析出,且强烈抑制再结晶。然而,随着时间的延长Y-NiMo析出相逐渐溶解,且抑制再结晶的作用逐渐减弱,最终,枝晶干再结晶层厚度仍然大于枝晶间再结晶厚度。     

一种第三代单晶高温合金固溶热处理组织研究

本工作对一种第三代单晶高温合金的试棒铸件进行了固溶热处理实验,研究了热处理气氛对试棒表面层组织的影响,探讨了解决贫Cr层问题的新方法。在真空状态下进行热处理时,发现试棒表面出现了深度约为70μm的 Cr、Co和Re等元素的贫化层。在高纯度的氩气气氛中热处理时,样品出现严重的表面氧化层和熔融层,深度达到约1mm。其原因是高温下充入保护气体时会大大增强炉内气氛的宏观对流,加速铸件表面的氧化反应和合金元素挥发。为尽量减小炉内气氛对流的影响,将实验样品装入陶瓷管进行保护,形成相对相对密闭的空间,消除大范围对流的可能性。结果表明,该措施不但避免了合金表面的氧化反应,也使高温下各种合金元素的挥发很快达到饱和,避免了表面层中合金元素的蒸发,有效防止了铸件表面贫化层的形成。     

长期时效对镍基单晶合金微结构演化和拉伸性能的影响（英文）

利用微观分析方法研究了第二代镍基单晶合金DD6标准热处理和980℃/1050℃/1200℃/长期时效对γ/γ′形态演化和拉伸性能的影响。结果显示:镍基单晶合金DD6在较高温度时效处理后会发生形态不稳定,1050℃/时效800 h后γ′强化相逐渐连接成筏;1200oC时效100 h后,γ/γ′微结构的立方度明显下降并逐渐向球形边界转化,并伴有少量细小基体相嵌入强化组织。在γ/γ′界面附近分布着大量位错线,位错运动随着时效处理时间和温度的增长而加强。1050℃/时效1000 h后在固溶元素富集区析出块状沉淀相,其脆性特征在低温拉伸时会塞积位错运动形成应力集中。760℃高温下的抗拉强度、屈服强度和延伸率随着时效时间增长而减小,断面收缩率有所波动。     

过冷DD3单晶高温合金凝固组织演化

用复合熔盐净化与循环过热相结合的方法,研究了ＤＤ３单晶高温合金过冷熔体凝固组织的演化规律,获得了最大过冷度２１０Ｋ,在所获得的过冷度范围内,其凝固组织的形态发生三次突变;第一次是在过冷度为３０Ｋ时,因枝晶熟化,重熔,高度发牵树枝晶转变为第一类粒状晶;第二次发生在过冷度为７８Ｋ时,因枝晶熟化抑制,组织转变为细枝晶;当过冷度大于等于１８０Ｋ时,组织因枝晶发生碎断和再结晶而转变为第二类粒状晶     

扫描电镜下一种镍基单晶高温合金在长期时效过程中的界面位错演化

利用场发射扫描电镜观察分析了一种镍基单晶高温合金在长期时效处理过程中的位错网演化过程。结果表明:在1100℃时效过程中合金γ/γ′界面形成了大量界面位错,界面位错反应形成位错网。随着长期时效时间的增加,界面位错网的间距逐渐减小。随着位错反应的进行,部分初始为四边形的界面位错网逐渐转化为八边形,最后形成方形位错网。界面位错处γ′相溶解形成凹槽,与空冷相比,炉冷获得的界面凹槽更深。     

一种定向凝固镍基高温合金950℃长期时效1000h的组织演变(英文)

研究一种用于燃气轮机叶片的定向凝固镍基高温合金在950℃长期时效1000后的组织演变。结果表明:随着时效时间的延长,在枝晶和枝晶间的γ’相变得更加有规则,而且γ’相的质量分数和尺寸也随着时效时间的延长而逐渐增加。在时效过程中,MC型碳化物的边缘部分发生溶解,而由其提供的碳元素与析出的Cr元素在晶界处形成M23C6型碳化物。玫瑰状的γ′/γ共晶部分溶解进入基体,时效过程也促进其向筏形γ′转变。合金经过1000h时效后,结构总体上是稳定的,没有发现针状的TCP相。     

Re和Ta对抗热腐蚀单晶高温合金900℃长期时效组织稳定性的影响

开展了不同Re和Ta含量抗热腐蚀单晶高温合金900℃长期时效的实验研究,定量分析了0～7500 h时效过程中γ′形貌、尺寸的演化和拓扑密排(TCP)相析出规律。结果表明,2Ta2Re、5Ta0Re、5Ta2Re、8Ta0Re和8Ta2Re 5种合金中,随Ta和Re含量增加,γ′相尺寸变小,且γ′相粗化速率变慢,粗化速率分别为:1.445×10-5、1.569×10-5、1.390×10-5、1.465×10-5和1.384×10-5μm3/h。提高Ta和Re的含量可以降低合金的有效扩散系数并增加扩散激活能,从而降低粗化速率,其中Re的作用更显著。时效2000 h后,含Re合金依次析出了TCP相,高Ta含Re合金析出较严重。Ta和Re交互作用影响了γ和γ′两相元素的分配行为,其中8Ta2Re合金Ta进入γ′相使其晶格常数变大的同时,也促进了Re、W、Cr等元素在γ基体中的分配,促进TCP相析出。     

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%。     

一种镍基单晶高温合金870℃高周疲劳变形微观结构研究（英文）

研究了一种镍基单晶高温合金在870℃时的高周疲劳性能及其变形组织结构。结果表明:该合金的疲劳寿命随着应力水平的升高而减小,870℃时光滑试样的疲劳强度为443 MPa;利用透射电镜(TEM)观察疲劳循环试样的位错组态,发现在疲劳变形的初始和中期阶段,位错组态主要为界面位错,位错在基体通道中{111}面运动,并交互反应形成三维位错网络结构。当应力水平提高到550 MPa以上时,在变形的末期,观察到高密度位错集中于位错滑移带及位错切入γ'相现象。在循环应力和高温叠加作用下,基体通道中诱发析出大量圆形细小二次γ'相。二次γ'相的析出有益于阻止基体位错的滑动,抑制位错切入γ'相,有利于提高合金的疲劳强度。