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℃/120 MPa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℃/300 MPa和1 150℃/120 MPa条件下的持久性能呈现各向异性。合金在2种条件下的持久寿命都按[011]、[001]、[111]取向的顺序增加,伸长率按[111]、[011]、[001]取向的顺序升高。随着试验温度的降低,合金持久各向异性增强。在980℃/300 MPa条件下,[001]和[111]合金持久呈现韧窝断裂特征,而[011]合金持久呈现类解理与韧窝混合断裂特征;在1 150℃/120 MPa条件下,不同取向合金持久都呈现韧窝断裂特征。不同取向合金断裂后的γ′相具有明显不同的形貌或筏排化程度。[001]取向合金的γ′相筏排与应力轴方向垂直,而[011]和[111]取向合金的γ′相筏排与应力轴呈一定夹角,筏排化程度按[011]、[001]和[111]的顺序增加。     

DD15单晶高温合金持久性能各向异性

摘要：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℃/300MPa和1150℃/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℃/300MPa和1150℃/120MPa条件下的持久性能呈现各向异性。合金在2种条件下的持久寿命都按［011］、［001］、［111］取向的顺序增加,伸长率按［111］、［011］、［001］取向的顺序升高。随着试验温度的降低,合金持久各向异性增强。在980℃/300MPa条件下,［001］和［111］合金持久呈现韧窝断裂特征,而［011］合金持久呈现类解理与韧窝混合断裂特征;在1150℃/120MPa条件下,不同取向合金持久都呈现韧窝断裂特征。不同取向合金断裂后的γ′相具有明显不同的形貌或筏排化程度。［001］取向合金的γ′相筏排与应力轴方向垂直,而［011］和［111］取向合金的γ′相筏排与应力轴呈一定夹角,筏排化程度按［011］、［001］和［111］的顺序增加。     

长期时效温度对一种单晶高温合金组织和拉伸性能的影响

在定向凝固炉中采用螺旋选晶法制备了一种单晶高温合金试棒,标准热处理后分别在980 ℃,1 070 ℃,1 100 ℃和1 140 ℃长期时效处理500 h,研究了不同温度长期时效后合金的显微组织和1 100 ℃的拉伸性能.结果表明合金在不同温度长期时效后,γ′相发生粗化或筏排化.随着时效温度增加,γ′相粗化或筏排化程度增加,γ′相体积分数减少,γ相基体通道变宽.在980 ℃长期时效500 h后,无TCP相析出;1 070 ℃,1 100 ℃,1 140 ℃长期时效500 h后,有针状TCP相析出.随着长期时效温度增加,TCP相含量增加.随着时效温度升高,合金拉伸强度降低,拉伸延伸率先增加后在1 140 ℃时效时又降低.长期时效后γ′相粗化或筏排化、γ′相含量减少和TCP相析出是合金拉伸强度降低的主要原因.      

IN792LC单晶高温合金长期热暴露下的蠕变性能退化

研究了800℃条件下最长时间达到3 000 h的长期热暴露对IN792LC单晶高温合金显微组织演变及蠕变行为的影响。结果表明：长时间热暴露后,γ′相球化生长均匀分散在γ基体内,γ′相的粗化行为符合Lifshitz-Slyozov-Wagner(LSW)模型。热暴露后一些不连续碳化物在γ/γ′共晶组织周围析出,但无拓扑密排相(TCP)生成。对长期热暴露后的合金进行了760℃/662 MPa下蠕变断裂寿命测试,随着热暴露时间延长,由于组织退化,合金蠕变寿命降低,而断裂伸长率不断提高。当热暴露达到3 000 h时,合金蠕变断裂寿命降低81.1%。合金蠕变寿命的减少主要由γ′相粗化、碳化物的退化以及柯肯达尔孔洞增大导致。分析发现在热暴露后共晶相周围MC碳化物分解形成的M₂₃C₆碳化物,空位在碳化物处塌陷聚集成微孔,加速了裂纹的萌生与拓展。此外,由于热暴露后合金蠕变过程中的位错网络被破坏,位错切入γ′相运动,从而进一步降低蠕变断裂寿命。研究结果为IN792LC单晶高温合金近服役温度条件下使用寿命预测提供了参考。     

Re对耐腐蚀镍基定向高温合金组织及持久寿命的影响

优化设计了4种不同Re含量的耐腐蚀定向镍基高温合金,含Re分别为0%,1%,2%和3%(质量分数)。对比了不同Re含量合金的铸态枝晶、γ’相形貌及持久性能试样的断口筏排化组织,测试了不同Re含量合金热处理态的980℃/200 MPa持久寿命,研究了Re对耐腐蚀镍基定向合金组织及持久寿命的影响。研究表明:随着Re含量的增加,合金的一次枝晶间距减小;γ’相尺寸减小,立方化程度增加;蠕变试样的筏排组织更加细化、完善与稳定,因此,合金持久寿命提高。     

Al含量对镍基单晶高温合金组织 和持久性能的影响

采用选晶法在定向凝固炉中制备了5.6 % Al和6.0 % Al的2种单晶高温合金，保持其它合金元素含量相同，热处理后在1 040 ℃长期时效800 h，采用扫描电镜研究了Al含量对合金共晶含量、热处理组织、长期时效组织和持久性能的影响.结果表明，随着Al含量增加，合金铸态组织中的共晶含量稍有增加，热处理组织中枝晶干γ′相无明显变化，枝晶间的γ′相稍有增大.随着Al含量增加，合金时效组织中TCP相析出量增加，枝晶间γ′相筏排化倾向增加，合金的组织稳定性变差.随着Al含量增加，合金的持久寿命增加，延伸率和断面收缩率减小.      

涂层扩散热处理工艺对DD6单晶高温合金组织和力学性能的影响

研究了870℃/6 h涂层扩散热处理工艺对第二代镍基DD6单晶高温合金(简称DD6合金)组织和性能的影响。研究结果表明,采用870℃/6 h涂层扩散热处理工艺处理后,DD6合金的显微组织、760℃拉伸性能、980℃/250 MPa持久性能、700℃高周疲劳性能无明显变化。DD6合金760℃拉伸断裂类型为准解理断裂,980℃/250 MPa持久断裂类型为韧窝断裂,700℃高周疲劳断裂类型为准解理断裂。涂层扩散处理没有改变DD6合金的断裂机制。     

C含量对一种单晶高温合金组织和持久性能的影响

研究了C含量对一种单晶高温合金组织和持久性能的影响。研究结果表明,随着C含量的增加,合金中γ/γ′共晶组织含量和尺寸减小,碳化物含量增加,其形貌由块状向骨架状和发达骨架状转变,Ta偏析程度降低,Re,W,Mo和Nb偏析程度增加。C含量对热处理后碳化物的形貌几乎无影响。随着C含量的增加,合金在980℃/250 MPa条件下的持久寿命先增加后降低,C质量分数为0.048%时达到最大值。持久过程中,未溶碳化物作为裂纹源缩短了合金的持久寿命。     

Re含量对单晶高温合金组织和拉伸性能的影响

为优化一种单晶高温合金中的Re含量,在真空定向凝固炉中制备了3%Re和5%Re的镍基单晶高温合金,热处理后分别在980 ℃长期时效400、800、2 000 h,测试合金热处理后1 100 ℃拉伸性能,采用JMatPro软件计算了合金相图,通过光学显微镜、扫描电镜和能谱仪研究Re含量对合金枝晶组织,热处理组织和980 ℃时效400、800、2 000 h的组织和1 100 ℃拉伸性能的影响。结果表明,随着单晶高温合金中Re含量增加,一次枝晶间距轻微减小,共晶的体积分数升高;γ′相尺寸下降,立方化程度增加;不同Re含量合金时效800 h后无TCP相析出,时效2 000 h后有TCP相析出,随着Re含量增加,TCP相析出量增加。合金组织稳定性随着Re含量增加而降低。随着Re含量增加,合金的高温拉伸性能显著提高。      

固溶处理对DSM11合金显微组织和力学性能的影响

研究了固溶处理制度对DSM11合金组织和性能的影响.结果表明,固溶热处理可明显降低合金元素的偏析,减少枝晶组织偏析及共晶数量,提高γ'相的尺寸均匀性.随着固溶处理温度的提高,该合金室温和980℃的拉伸性能变化不大,但816℃、483 MPa和980℃、190 MPa下固溶处理后合金的持久寿命显著提高.     

Effects of Dendritic Orientation on Stress Rupture Properties of DD6 Single Crystal Superalloy

 DD6 single crystal superalloy slabs were prepared with seed method in the directionally solidified furnace with high temperature gradient. The transverse stress rupture properties and fracture behaviour of the alloy at 760 ℃/758 MPa, 850 ℃/550 MPa and 980 ℃/250 MPa were investigated and compared with those of longitudinal specimens. The transverse stress rupture lives are corresponding with the longitudinal stress rupture lives at 760 ℃/758 MPa and 850 ℃/550 MPa. The transverse stress rupture lives are slightly less than the longitudinal stress rupture lives at 980 ℃/250 MPa. The fracture mechanism of the transverse stress rupture of the alloy at 760 ℃/758 MPa shows quasi-cleavage mode and the fracture mechanism at 980 ℃/250 MPa shows dimple mode, while the fracture mechanism at 850 ℃/550 MPa shows quasi-cleavage and dimple mixture mode. At higher temperature and lower stress, the microcracks are easier to initiate and interconnect in the transverse specimen than those in longitudinal specimen because there are interdendritic regions perpendicular to the axis of stress.     

Effect of Hf on Stress Rupture Properties of DD6 Single Crystal Superalloy After Long Term Aging

 The specimens of the second generation single crystal superalloy DD6 with different Hf contents were prepared in the directionally solidified furnace with a high temperature gradient. The long term aging of the specimens after full heat treatment was performed at 1040 ℃ for 800 h. The effect of Hf on the microstructure and stress rupture properties under 980 ℃/250 MPa of the alloy after long term aging was investigated. The results show that the γ′ coarsening and rafting and no topologically close packed phase (TCP) are observed in the microstructures of DD6 alloy with different Hf contents after aged at 1040 ℃ for 800 h. It indicates that DD6 alloy with different Hf contents all possesses good microstructure stability. With increasing Hf content the rupture life after long term aging turns shorter and the elongation represents the increasing first and decreasing afterwards. The fracture mechanism of the alloy with different Hf contents at 980 ℃/250 MPa all shows dimple model. The influence of the microstructures on the stress rupture properties of the alloy is also discussed.     

GH742y合金的铸态组织及铸态偏析的改善

 研究了GH742y合金铸态组织、强化相的溶解和析出规律、合金相组成、元素偏析及其改善偏析的方法，并采用物理化学相分析的方法确定了该合金析出相的类型、数量和强化相γ′的粒度分布。结果表明：铸态下，GH742y合金中存在γ′、Nb(C，N)及VC(痕量)相。其中γ′相的质量分数高达426%。采用1 140 ℃×40 h以上或1 190 ℃×24 h的高温均匀化处理后，可以明显减轻枝晶偏析，获得较均匀的组织。     

固溶-时效处理对GH2696合金的组织及硬度的影响

研究了时效硬化型GH2696合金在不同热处理工艺下的微观组织演变及硬化行为。结果表明,随着固溶温度提高,GH2696合金基体的过饱和度增加。经1100 ℃ 2 h固溶的GH2696合金γ′相在780 ℃ 16 h时效处理时析出,导致硬度显著提高。650 ℃ 16 h低温时效处理起到补充时效硬化的作用,其HBW硬度值为350。     

热处理对一种Ni3Al基单晶合金组织的影响

利用光学显微镜和扫描电镜对Ni3Al基单晶合金IC21的铸态组织和不同热处理制度后的组织进行了观察,研究了固溶温度和时效温度对合金热处理组织的影响.研究结果表明,IC21单晶合金的铸态组织由γ’相、γ相以及枝晶间的白色块状析出相组成,枝晶干上γ’相尺寸比枝晶间的γ’相尺寸大.IC21单晶合金的初熔温度约为1345℃,热处理窗口约为65℃.枝晶间γ’相的溶解温度低于枝晶干γ’相的溶解温度.固溶温度越高,时效处理后γ’相的尺寸越均匀.一级时效处理温度对γ’相的尺寸、形态和数量有明显影响.随着一级时效温度的增加,γ’相的体积分数和尺寸增加,形状由类球状向立方状再向长条状转变.1320 ℃/10 h/aac+ 1060℃/2 h/ac +870℃/32 h/ac热处理后可使合金获得γ’相尺寸和分布均匀且立方度高的优良组织.     

轻质Al-Mg-Li合金的微观组织与力学性能

采用熔炼和热挤压制备轻质Al-5.5Mg-2.0Li-0.1Zr-0.2Sc合金，利用X射线衍射仪、差示扫描量热仪、金相显微镜、扫描电子显微镜、显微硬度计及拉伸试验机对合金的物相组成、微观组织、力学性能及断口形貌进行检测分析，研究时效工艺温度（120 ℃和160 ℃）对合金微观组织和力学性能的影响.结果表明:Al-Mg-Li合金挤压后晶粒组织呈纤维状，存在一定数量的Al₃Li（δ′）和Al₂MgLi（S）相；经固溶和时效处理后，再结晶晶粒尺寸变大，主要析出相为δ′相S相；160 ℃时效处理容易加速时效析出行为，导致析出相粗化，强化效果减弱；经120 ℃/20 h峰时效处理后，合金的抗拉强度、屈服强度和延伸率分别达到532 MPa、475 MPa和4.4 %.