吹砂、抛光及其电解腐蚀后处理对单晶高温合金表面组织和再结晶行为的影响

采用吹砂处理、砂带抛光、毡轮抛光3种表面处理使铸态单晶(SX)Ni基高温合金叶片表面形成塑性变形层,对叶片表面变形层进行电解腐蚀实验,然后进行标准热处理,研究了单晶高温合金叶片表面处理的变形层及其电解腐蚀后显微组织。结果表明:3种表面处理的铸态单晶高温合金叶片表面变形层深度分别约为6,3.5μm和2μm,并在吹砂处理和砂带抛光的表面变形层周围存在显微裂纹;表面变形层电解腐蚀过渡区内存在大量γ′变形组织,且3种表面处理的塑性变形残存量依次递减,而变形层完全电解腐蚀区内无塑性变形痕迹;标准热处理后,变形层未电解腐蚀区存在凹陷特征和再结晶晶粒,但无塑性变形痕迹;变形层完全电解腐蚀区无明显凹坑和再结晶晶粒。     

单晶高温合金DD6再结晶晶界析出相特征及其形成机制

对单晶高温合金DD6进行表面吹砂处理,然后进行固溶与时效真空热处理,采用SEM,TEM,EPMA和Thermo-Calc的方法研究了单晶合金DD6再结晶晶界析出相的特征及其形成机制.结果表明,经过吹砂处理的DD6合金在固溶与时效热处理过程中发生再结晶.再结晶晶界出现析出相,分析表明析出相为M_6C碳化物,该碳化物呈粒状析出,尺寸约为0.5μm,数量极少,富含W,Re和Mo,且Cr,Nb和Co的含量与合金名义成分差别不大,而Al,Ta和Ni含量较低.由于再结晶晶界上C元素的聚集效应,C原子在晶界上达到一定浓度后即与一定数量的W,Mo等μ相形成元素发生相变反应,抑制了合金析出μ相的倾向.又因为DD6合金W含量较高,而Cr含量较低,抑制了M_(23)C_6碳化物,有利于析出M_6C碳化物.     

DD6单晶高温合金二次γ’相的析出

研究了DD6单晶高温合金二次γ’相的析出规律和二次γ’相对持久性能的影响。结果表明:DD6合金固溶保温后炉冷,基体通道内有细小的二次γ’相析出;固溶后1120℃/4 h一次时效空冷,基体通道内有大量的二次γ’相析出;固溶后1120℃/4 h一次时效炉冷,基体通道内没有二次γ’相析出;固溶并一次时效后在870℃二次时效过程中,随保温时间增加二次γ’相逐渐溶解,32 h时效后二次γ’相完全消失,在随后空冷过程中没有二次γ’相析出。基体通道内的二次γ’相阻碍基体中位错的运动,促使位错剪切一次γ’相,因此基体通道内的二次γ’相降低DD6合金760℃/785MPa持久寿命;DD6合金标准热处理后,基体通道内的二次γ’相消失,760℃/785 MPa持久寿命显著提高。     

小角度晶界对DD6单晶高温合金持久性能和断裂特征的影响(英文)

用双籽晶法制备了带有扭转小角度晶界的DD6单晶高温合金双晶试板。在760℃/758 MPa, 850℃/550 MPa 和 980℃/250 MPa条件下研究了小角度晶界对合金持久性能和断裂特征的影响,用扫描电镜分析了断口形貌和断裂机制。结果表明,晶界角度相对较小时,对合金的持久性能影响较小。在同一测试条件下,合金的持久性能随着晶界角度增大而减小。在同一测试条件下随着晶界角度增大,或者在相同晶界角度随着测试温度升高应力减小,持久断裂有逐渐出现沿晶断裂的趋势。     

镍基单晶高温合金在不同条件下的蠕变性能和组织演化(英文)

研究[001]取向的镍基单晶高温合金在不同测试条件下的蠕变性能,采用扫描电镜和透射电镜研究合金蠕变断裂后的γ′相、TCP相和位错组织演化特征。结果表明:合金具有良好的蠕变性能,蠕变曲线显示出两种不同的蠕变变形特征。在(760°C,600 MPa)、(850°C,550 MPa)条件下,蠕变第一阶段较长;在(980°C,250 MPa)、(1070°C,140 MPa)和(1100°C,120 MPa)条件下,蠕变第一阶段很短。蠕变断裂后,在(760°C,600 MPa)条件下γ′相形态变化不大;在(850°C,550 MPa)条件下γ′相已经合并长大;在(980°C,250 MPa)条件下基体γ被γ′相包围;在(1070°C,140 MPa)条件下基体γ不再连续;在(1100°C,120 MPa)条件下基体γ厚度进一步增加。在(760°C,600MPa)、(850°C,550 MPa)和(980°C,250 MPa)条件下合金无TCP相析出,而在(1070°C,140 MPa)和(1100°C,120MPa)条件下有针状TCP相析出。在低温高应力下,变形特征为位错包括层错的剪切机制;在高温低应力下为位错绕过机制,并在γ/γ′相界面形成位错网。     

先进单晶高温合金均匀化-固溶热处理的研究与设计

为设计更适用于先进单晶高温合金的均匀化-固溶热处理制度,研究了不同热处理温度和时间对一种先进单晶高温合金组织的影响。使用金相显微镜和场发射电子显微镜观察合金组织,使用电子探针测试合金元素分布,并分析试验结果。试验发现,当温度直接升至γ′相溶解的实际起始温度1338℃时,合金不会发生初熔;当温度直接升至γ′相溶解的外推初始温度1350℃时,合金中出现了明显初熔,但初熔组织随着保温时间的延长逐渐减少;当温度直接升至较低的1328℃时,合金中虽然没有发生初熔,但均匀化效率明显降低。结合先进单晶高温合金高熔点元素含量较高的特点对试验结果进行热力学和动力学计算与分析,结果表明,单晶高温合金的均匀化-固溶热处理窗口是一个动态的窗口,γ′相完全溶解温度和初熔温度均随着合金均匀化程度的提高而提高;高代单晶高温合金在均匀化-固溶热处理中,不须要将温度始终保持在铸态合金的初熔温度以下,只要保证温度低于合金所在均匀化状态对应的初熔温度即可;均匀化-固溶热处理中,提高每一台阶的温度可以得到的均匀化-固溶效果远优于延长热处理时间可达到的效果。根据试验及分析结果提出了一种适用于先进单晶高温合金的均匀化-固溶热处理制度设计方法,使试验合金在较短时间内得到了理想的合金组织和均匀化效果。     

DD15单晶高温合金持久性能各向异性

研究了[001]、[011]和[111]3种不同取向的DD15单晶高温合金的热处理组织、980 ℃/300 MPa和1 150℃/120MPa的持久性能、持久断口和断裂组织.结果表明在与定向凝固方向垂直的截面上,3种取向合金具有明显不同的热处理组织形貌,γ'相的形状分别为规则的正方形、矩形和多边形.合金在980℃/30...     

超温对DD6单晶高温合金组织及高周疲劳性能影响

为了研究超温对DD6单晶高温合金组织及高周疲劳性能的影响,对标准热处理的DD6合金进行1200℃/1 h、1200℃/50 MPa/1 h 2种条件高温短时热处理以模拟超温过程。采用SEM观察标准热处理、1200℃/1 h、1200℃/50 MPa/1h条件下的合金组织,在旋转弯曲疲劳试验机上测试了上述3种条件合金的高周疲劳性能。结果表明:1200℃/1 h的超温使DD6合金的γ'相尺寸稍微增大,立方化及均匀化程度明显降低,基体通道区域析出少量细小二次γ'相,γ/γ'相界面出现锯齿化现象;1200℃/50 MPa/1 h的超温使DD6合金γ'相尺寸增大,立方化及均化化程度明显降低,基体通道显著变宽,基体通道区域析出大量细小二次γ'相,γ'相产生了轻微的定向粗化;1200℃/1 h的超温使合金高周疲劳性能降低,1200℃/50 MPa/1 h的超温的合金高周疲劳性能与标准热处理合金的相当,合金800℃条件下的疲劳断口呈类解离断裂特征。     

应力比对单晶高温合金高周疲劳行为的影响

为了研究应力比对DD6单晶高温合金高周疲劳行为的影响,在轴向疲劳试验机上分别测试了DD6合金1070℃条件下应力比为-1、-0.33、0.1、0.5、0.8的疲劳性能,采用扫描电镜(SEM)和能谱仪(EDS)观察分析了不同应力比合金的断口形貌和显微组织。结果表明：DD6合金不同应力比条件下的疲劳寿命均随应力幅值和平均应力的增加而降低;当应力幅值恒定时,DD6合金疲劳寿命随着应力比的增大而降低;当平均应力恒定时,应力比R＜0.5条件下的疲劳寿命随着应力比的增大而增加,同时,当平均应力增大到一定程度时,应力比对合金的疲劳寿命无明显影响。DD6合金低应力比条件下的疲劳断裂模式为类解理断裂,该条件下高温氧化有助于疲劳裂纹的萌生和扩展;高应力比条件下的疲劳断裂模式为韧窝断裂;中等应力比条件下疲劳断裂模式具有类解理断裂和韧窝断裂同时存在的特征。     

陶瓷弹丸喷丸强化对DD6单晶高温合金表面完整性的影响

采用陶瓷弹丸对DD6单晶高温合金进行喷丸,研究喷丸后DD6单晶表面形貌、表面粗糙度、表面层组织结构、显微硬度等表面完整性性能变化。结果表明:喷丸后,DD6单晶表面完整性性能发生较大变化,表面层组织产生严重塑性形变,表面粗糙度Ra升高,然而,采用特定参数喷丸后,表面粗糙度上升的同时,表面应力集中系数反而下降。喷丸后DD6单晶表面γ相和γ′相均发生剧烈的位错增殖,起到组织强化的作用。两种工艺喷丸后,表面显微硬度HV基本一致,达到620,比原始的磨削表面提高44%,加工硬化显著。