DD6单晶高温合金980℃蠕变性能研究

研究了第二代单晶高温合金DD6的[001],[011]和[111]取向980℃不同应力条件的拉伸蠕变性能.结果表明,DD6合金的蠕变性能良好,并具有蠕变各向异性;与[011]和[111]取向相比,应力对[001]取向的合金蠕变寿命影响较小;蠕变过程中由于晶体转动[001]结晶取向与主应力轴方向偏离度逐渐减小,而[011]和[111]结晶取向与主应力轴方向偏离度有所增加;[001]取向的合金加工硬化倾向性较大,[011]和[111]取向的合金加工硬化倾向较小.     

单晶高温合金DD6拉伸性能各向异性

研究了[001],[011],[111]取向第二代单晶高温合金DD6的拉伸性能与断口组织。结果表明:DD6单晶高温合金存在拉伸各向异性,850℃以上[001]取向DD6单晶高温合金的抗拉强度与屈服强度分别高于[011],[111]取向合金的强度,[001],[011],[111]取向DD6单晶高温合金的拉伸断口具有类解理断裂与韧窝断裂的特征。     

二次γ′相演化对DD6单晶高温合金蠕变性能的影响

采用FESEM和TEM研究二次γ′相演化对DD6单晶高温合金760℃/785 MPa和980℃/250 MPa蠕变性能的影响。结果表明：标准热处理的DD6合金经1120℃/4 h/AC处理,基体通道内析出二次γ′相。760℃/785 MPa蠕变时,基体通道内的二次γ′相在蠕变初期阻碍a/2〈011〉位错在基体通道内运动,促进{111}〈112〉滑移在一次γ′相开动,从而缩短孕育期时间,显著增加蠕变第一阶段应变和蠕变速率。980℃/250 MPa蠕变时,基体通道内的二次γ′相在蠕变初期快速回溶,二次γ′相对980℃/250 MPa蠕变行为基本没有影响。     

[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...     

760℃下DD6单晶高温合金的循环形变

对在760℃温度下两种多滑移取向的镍基单晶合金DD6的循环变形进行了研究。结果表明：[111]取向及大应变幅条件下的[001]取向表现出一定程度的循环硬化。对于这两种取向，循环应力的不对称性与应变幅有关。应力幅对最大和最小循环应力差值的影响总量趋于产生与拉伸和压缩屈服应力不对称相反的效果。拉伸和压缩过程中这种影响的差异是由于拉压屈服过程中不同的形变强化效果所致。     

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。     

近[001]取向DD6单晶高温合金980℃/250MPa持久性能各向异性研究

通过不同取向DD6单晶高温合金980℃/250MPa持久测试,研究了取向对980℃持久性能的影响。结果表明:[001]取向偏离主应力轴15°以内,DD6单晶高温合金980℃/250MPa持久寿命相当,没有各向异性。这主要是由于近[001]取向DD6单晶高温合金多个〈110〉{111}滑移系共同作用的结果。同时,原子扩散造成的γ′筏排和γ/γ′相界面形成的位错网也降低持久性能各向异性。     

第二代单晶高温合金DD6长期时效后的拉伸性能

研究了第二代单晶高温合金DD6长期时效后的拉伸性能.结果表明:980℃长期时效后,[001]取向DD6合金760℃条件下保持了良好的高温拉伸性能;时效1000 h,抗拉强度仍然大于1000MPa,屈服强度接近900MPa;γ'相的变化对DD6合金760℃条件下的拉伸性能没有明显影响.     

喷丸对DD6单晶高温合金拉伸性能的影响

采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线(X-ray)和透射电子显微镜(TEM)等手段研究铸钢丸喷丸对第二代单晶高温合金DD6在500,600,650℃拉伸性能的影响。结果表明:500,600,650℃时,喷丸对DD6合金抗拉强度影响不大,略微提高屈服强度,显著降低伸长率和断面收缩率。喷丸DD6合金在流变应力上升到最高点后断裂,试样拉伸断裂后的横截面为圆形;未喷丸DD6合金拉伸曲线呈现双重阶段特征,试样拉伸断裂后的横截面为椭圆形。     

长期时效对DD6单晶高温合金组织和力学性能的影响

采用螺旋选晶法制备DD6合金单晶试棒,标准热处理后在980℃长期时效2000 h,研究980℃长期时效对DD6单晶高温合金的组织演化及力学性能的影响.结果表明:随着长期时效时间的延长,合金中γ'相的尺寸增大,2000 h后γ'相尺寸约为1μm,没有TCP相析出,合金具有较好的组织稳定性.2000 h长期时效试样在980℃/243 MPa下持久寿命为180.16 h,为热处理态的56.3％;在1070℃/130 MPa下持久寿命为144.42 h,为热处理态的35.31％,断裂模式均为微孔聚集型断裂;相比热处理态的合金,2000 h长期时效态试样760℃的抗拉强度和屈服强度分别降低5.55％和5.88％;980℃的抗拉强度和屈服强度分别下降11％和10.59％.     

小角度晶界对单晶高温合金DD6拉伸性能的影响

采用两个籽晶制备了第二代单晶高温合金DD6小角度晶界试样,在800,850,900,950℃的条件下,进行了拉伸实验研究.结果表明:小角度晶界对合金仲长率有显著影响;在850℃,小角度晶界试样具有最大的伸长率:高于850℃,随着温度的升高小角度晶界试样伸长率具有明显下降倾向.小角度晶界对合金抗拉强度的影响较小;除角度大于约9°的小角度晶界外,相同实验温度条件下小角度晶界试样的抗拉强度大致相当.随着温度的升高和晶界角度的增大,小角度晶界强度降低而成为相对较为薄弱部位,从而导致拉伸性能的降低.     

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.     

再结晶对DD6单晶高温合金轴向高周疲劳性能的影响

为了研究再结晶对二代单晶高温合金DD6高周疲劳性能的影响,对标准热处理的DD6合金进行表面吹砂处理,然后分别在1120℃和1315℃保温4h,以获得不同类型的再结晶组织。在疲劳试验机上分别测试了光滑和含再结晶的DD6合金试样在1070℃的轴向高周疲劳寿命。采用SEM观察DD6合金再结晶组织及疲劳断口。结果表明:胞状再结晶和等轴再结晶降低了DD6合金的轴向高周疲劳性能,胞状再结晶作用小于等轴再结晶;含再结晶的DD6合金试样的轴向高周疲劳断裂机制为类解理断裂和枝晶间的局部韧窝断裂共存的混合断裂;再结晶使DD6合金试样变为多源疲劳断裂。高温条件下,再结晶晶界的存在加快合金试样的氧化损伤,显著缩短早期疲劳裂纹的萌生和扩展时间,降低合金的轴向高周疲劳性能。     

添加气膜孔对镍基单晶合金DD6蠕变寿命的影响

本研究在外加应力为200 MPa、温度为1 000℃的条件下,对镍基单晶合金DD6带气膜孔试样(飞秒激光环形扫描与旋切扫描相结合加工而成)和不带气膜孔试样进行了蠕变实验。实验结果显示,带气膜孔试样的蠕变寿命显著短于不带气膜孔试样的蠕变寿命。借助扫描电镜和透射电镜对试样蠕变前、后的微观结构进行观测发现:不带气膜孔试样的变形机理为位错在塑性比较好的基体相内(γ相)均匀滑移;而带气膜孔试样由于变形主要集中在孔周围,位错大量增殖交叉,从而在γ/γ'两相界面处产生极大的应力集中,直接将强化相即脆硬相(γ'相)剪切贯穿,导致裂纹快速扩展,合金的蠕变寿命显著缩短。     

抽拉速率对DD6单晶高温合金凝固组织的影响

研究了不同的抽拉速率对第二代单晶高温合金DD6凝固组织的影响.结果表明,随抽拉速率的增加,DD6合金凝固界面由粗枝状组织向细枝状组织演变,枝晶干和枝晶间的γ'相尺寸减小,且枝晶间γ'相的形状越来越趋向于规则的立方体形状,γ-γ'共晶含量增加,粗大的初生γ'相减少.     

具有良好综合性能的DD2单晶高温合金

DD2单晶高温合金是具有良好综合性能的第一代单晶高温合金。该合金具有高的抗氧化性能、瞬时拉伸及持久性能 ,尤其是在 85 0℃和 90 0℃下经过 10 0 0～ 30 0 0 h长期时效后 ,无任何 TCP相产生 ,仍能保持良好的高温持久性能。     

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。     

DD6单高温合金热处理过程中的再结晶组织演化

研究DD6单晶高温合金塑性变形后热处理过程中的组织演化.结果表明,1500kg加载后,在铸态γ’相溶解温度以下预处理没有再结晶现象,预处理后再进行固溶处理发生明显的再结晶;γ’相溶解温度以上预处理发生明显的再结晶,再结晶晶界细小,晶界由粗大γ’相组成.与固溶态相比,时效处理后的再结晶深度变化不大,时效过程中,晶界由固溶...     

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.     

气膜孔分布对DD6单晶高温合金高周疲劳断裂行为的影响

利用带不同电液束加工气膜孔分布的DD6单晶气冷叶片模拟试样,研究其在常温下的高周疲劳性能,并对试样断口及断口侧面形貌进行宏观与微观观察。结果表明:在相同的实验条件下,气膜孔的存在对试样高周疲劳寿命的影响较大,无孔试样的平均寿命约为带3排孔试样的4倍,但是气膜孔布局对疲劳寿命的影响相对较小。通过断口宏观与微观观察发现,无孔试样呈线源特征,而1~3排孔试样裂纹均从气膜孔附近起源,呈多源特征。根据断口和晶体学理论推测,对于无孔、1排孔和多排孔试样的中间部位,裂纹沿{001}滑移面扩展;而对于多排孔试样的上下2排孔孔周的裂纹沿{111}滑移面扩展。采用有限元方法分析4种不同试样孔边应力场的分布规律,数值模拟分析结果与试样的断裂位置及形貌吻合。