一种第三代单晶高温合金中高温横向持久性能EI北大核心CSCD

研究一种镍基第三代单晶(single crystal,SC)高温合金在760℃/800 MPa,980℃/250 MPa与1100℃/137 MPa条件下的横向持久性能。结果表明:在760℃/800 MPa,980℃/250 MPa与1100℃/137 MPa条件下,该合金横向持久寿命与伸长率均低于纵向;横向与纵向持久断裂后的位错组态特征一致,760℃/800 MPa条件下断裂后γ′相中存在相交的层错,而1100℃/137 MPa条件下断裂后γ/γ′相界面形成位错缠结与高密度位错网;横向与纵向在760℃/800 MPa条件下为类解理断裂与韧窝断裂的混合断裂,而在980℃/250 MPa与1100℃/137 MPa条件下为韧窝断裂;第一代单晶高温合金DD3、第二代单晶高温合金DD6与本研究的第三代单晶高温合金中高温横向持久断裂机制基本一致;外应力方向垂直于定向凝固过程形成的一次枝晶间界面,是横向持久性能低于纵向的主要原因。     

DD3单晶高温合金的中温横向持久性能

本文对DD3单晶高温合金的中温横向持久性能的各向异性作了研究。采用横向试样研究取向度对横向持久性能的影响,比较接近用引晶法生产的叶片的真实横向性能。现已发现,结晶取向对DD3单晶合金中温持久性能的影响,不论在纵向或横向都遵循相同的规律。影响横向中温持久性能的主要因素是横向的结晶取向;应力轴平行或垂直于一次枝晶干对DD3合金的中温持久性能的影响比较小。在760℃时,取向对持久性能的影响比850℃下更为显著。应力方向靠近[100]时,DD3合金760℃横向持久强度达σ_(>100)~(760)=80kg/mm~2;而当应力方向靠近[101]时,760℃横向持久强度仍保持σ_(>100)~(760)=54kg/mm~2,为纵向性能的2/3,亦能充分满足发动机设计对叶片横向性能的要求。     

单晶高温合金DD6的中温横向持久性能

在800,850,900℃的温度条件下,对第二代单晶高温合金DD6的横向持久性能进行了研究.结果表明:与相同条件下的纵向即[001]取向持久性能相比,合金横向持久寿命低于纵向持久寿命.在相对较高温度下,合金横向与纵向的持久寿命在数值上相差较小;在相对较低温度下,合金横向持久寿命明显低于纵向.随着实验温度的升高,扩散蠕变作用增强,韧窝断裂的倾向增加,同时枝晶间和枝晶干变形均匀,横向持久性能相对提高而接近于纵向持久性能.垂直于应力轴的一次枝晶界和枝晶间区域的存在,是横向持久性能低于[001]取向的主要原因.     

影响单晶Ni基高温合金持久性能的因素

本文研究了一些直接影响单晶 Ni 基高温合金持久强度的因素。原始晶界和由机械加工引起的再结晶对性能的危害极大。在经高温持久试验后的单晶中,往往形成亚结构和微孪晶。单晶合金的[001]方向平行应力轴时,持久性能最佳。当[001]方向与应力轴夹角大于10°时,持久强度大幅度下降。单晶合金中碳化物的含量越多,尺寸越大,对持久性能损害越大。初生γ′和共晶相区是单晶合金中的低强度区域,应通过固溶热处理消除。单晶高温合金经组织结构和晶体取向的一系列优化后,持久强度比普通铸造和定向凝固合金显著提高。     

Re对单晶高温合金持久性能的强化作用

通过对四种不同Re含量的单晶高温合金1100℃/140MPa持久性能研究,探讨了Re对单晶高温合金持久性能的强化作用.结果表明:合金的稳定性显著影响Re对高温持久性能的强化作用.适量Re提高单晶高温合金的持久寿命,过量Re降低合金的稳定性,明显降低Re对合金的强化作用.     

日本开发第四代单晶高温合金

日本NRIM为开发第四代单晶高温合金,至少已在第三代单晶合金TMS-75上进行了两个方面的试验研究。一方面是试验Pt族金属添加元素对显微组织和持久性能的影响。已有的研究表明,添加1at%的Ir,Ru,Pt,Rh和Pd中的每一个元素都将减低900℃/392MPa条件下的蠕变强度,但Ir例外。例如在1100℃/4000h的长时蠕变试验中,添加Ir是有效的。这可能是由于Ir提高组织稳定性并降低扩散性。也研究了这族金属元素对热腐蚀性能的影响。另一方面是试验基本结构参数的影响。例如,添加Al提高γ′相体积百分数,它不在1100℃而在900℃使其蠕变强度提高。在高温低…     

第三代单晶高温合金TMS-75和TMS-82

日本的第三代单晶高温合金TMS-75由日本国家金属材料研究所(NRIM)按其合金发展计划借助于Cluster变量方法开发,其成分(wt%)为Ni-12Co-3Cr-2Mo-6W-6Al-6Ta-0.1Hf-5Re,其特点是含5%的Re。TMS-75显微组织比美国CMSX-10更稳定,由于有较宽的热处理窗口也很容易进行热处理,抗蠕变强度与CMSX-10相当。已与ToshibaPIC合作,用该合金成功铸造出15MW级的工业用汽轮机的叶片,并进行热处理。该叶片将于2000年10月开始在实际的15MW汽轮机上试验。另一个第三代单晶合金TMS-82只含2.4%Re,在较高温度和较低应力状态,TMS-82的蠕变强度优于C…     

第二代单晶高温合金DD6的横向拉伸性能

在800-950℃的条件下,研究了第二代单晶高温合金DD6的横向拉伸性能。结果表明：随着温度的升高,横向拉伸强度下降,横向伸长率先增加然后明显下降;与合金的纵向性能即[001]取向性能相比,在较高温度下横向伸长率明显小于纵向伸长率;随着温度的升高,沿枝晶界面易于形成显微裂纹,导致塑性降低。     

带有扭转小角度晶界DD6单晶高温合金的横向持久性能EI北大核心

在980℃/250MPa条件下,研究了DD6单晶高温合金扭转小角度晶界的横向持久性能。结果表明,0~4.0°晶界试样与[001]取向试样的持久寿命相近,表明DD6单晶高温合金的横向持久性能优异;4.0°晶界试样持久断裂不为沿晶断裂;随着晶界角度的进一步增大,合金的横向持久性能明显下降,断裂方式为沿晶断裂。     

第三代单晶高温合金ReneN6和CMSX－10

第三代单晶高温合金ＲｅｎｅＮ６和ＣＭＳＸ－１０美国专利于１９９２年１２月和１９９４年１１月公布了两个标志单晶合金发展进入新阶段的第三代单晶合金，一个是ＲｅｎｅＮ６（ＵＳＰ５２７０１２３），一个是ＣＭＳＸ－１０（ＵＳＰ５３６６６９５）。这两个合金的性能...     

[011]取向DD6单晶高温合金薄壁持久性能

采用薄壁试样研究了760,980,1070℃条件下[011]取向第二代单晶高温合金DD6的持久性能.结果表明:与标准试样(直径5mm)相比,DD6单晶高温合金薄壁试样的持久寿命与之相当.对合金760℃/590MPa,980℃/270MPa及1070℃/270MPa条件下组织分析发现:760℃合金γ’相局部发生变形,98...     

第三代单晶高温合金DD33固溶处理中组织的演变

通过金相显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)和电子探针(EPMA)等手段研究了第三代单晶高温合金DD33在固溶处理过程中组织的演变。结果表明:在第三代单晶高温合金DD33中,枝晶间g'相在1310℃保温时明显长大,而在1320℃/2 h固溶后完全溶解;(g+g')共晶在高于1320℃时显著溶解;MC碳化物在固溶处理过程中发生溶解,由草书体状向颗粒状转变,促进枝晶间g'相的长大;随着固溶温度的提高共晶g'相中Al、Ta、Cr、Co等元素的偏析加剧,这一现象可能是上坡扩散引起的。     

TC6合金的高温持久性能研究

为了评价TC6合金在高温下的性能,拟从持久试验出发,对TC6合金的高温性能进行分析研究。     

一种单晶高温合金的高周疲劳行为

本文对一种单晶高温合金在℃经高周疲劳实验的断裂特征和微观变形机制进行了详细研究，发现该单晶合金存在两种断形貌，一种是定向解理断裂，一种是蜂窝状撕裂，这两种断裂方式分别与按确定取向的滑移变形机制和位错胞变形机制相联系。还观察到了小角晶界的变形机制，合金中存在的极微量ＭＣ碳化物仍然是重要的疲劳源，该单晶高温合金的高周疲劳强度极限较之相应的铸造ＩＮ７３８合金和低偏析定向凝固ＤＥ３８Ｇ合金大幅度提高。     

一种提高DD3单晶高温合金蠕变性能的热处理工艺

根据DD3单晶高温合金的热分析和相分析结果,制定了新的热处理工艺.该优化工艺提高了合金的固溶处理温度,并增加了一级时效制度.研究了优化工艺热处理后DD3合金的蠕变及拉伸性能,对比分析了优化工艺和标准工艺处理后的组织、元素分布和力学性能.结果表明,优化后的热处理工艺改善了合金组织和元素的分布,显著提高了合金的蠕变性能.     

P的分布形态对一种低膨胀高温合金持久性能的影响

制备不同P、Al、Cr含量的Thermo-Span合金,研究了磷对其持久性能的影响.结果表明,在1093℃固溶处理后,一种含磷相在合金的晶界和晶内析出;在1160℃固溶处理后,晶界上的含磷相消失,但是仍有少量在晶内析出.磷对合金持久性能的影响决定于其存在状态.当磷局部过度偏析而导致含磷相析出时,合金的持久寿命显著降低;当磷以原子态在局部适度偏聚时,合金的持久寿命显著提高.     

GH141合金的高温拉伸及持久性能

研究了热处理对GHl41合金760℃拉伸及900℃／170MPa持久性能的影响及合金显微组织与高温力学性能之间的关系。结果表明，GH141合金的760℃屈服强度σ0.2^760与晶粒平均直径D之间仍符合Hall—Petch关系；γ′强化机制可用位错切绕转换模型描述；晶界碳化物的种类、数量和尺寸对合金的持久寿命影响显著；晶内强度与晶界强度的合理匹配也是获得高持久寿命的重要因素。     

热等静压温度对第三代单晶高温合金DD10组织的影响

采用OM,SEM以及EPMA等手段对比研究了不同热等静压温度对第三代单晶高温合金DD10组织的影响。结果表明:在150MPa压力条件下,1290℃热等静压即可使第三代单晶高温合金DD10中的显微疏松完全闭合;随热等静压温度的升高,共晶体积分数逐渐减少,热等静压温度达到1310℃及以上温度,共晶完全溶于基体。在1340℃/150MPa热等静压后,合金中出现局部初熔。热等静压后DD10单晶高温合金的γ′相立方度提高,不同热等静压温度对γ′相的形貌影响基本相同。热等静压降低了DD10单晶高温合金的枝晶偏析,并且热等静压温度越高,枝晶偏析改善越明显。     

低成本的第二代单晶高温合金DD398

介绍了低成本的第二代单晶合金ＤＤ３９８,该合金综合性能优良,其１００ｈ持久强度的承温能力比第一代单晶合金ＤＤ３提高３０℃,而拉伸性能、持久性能、抗氧化和抗热腐蚀性能达到了国外广泛应用的第二代单晶合金的性能水平。ＤＤ３９８合金组织稳定,单晶工艺性能良好,且具有低成本的优势。