Effect of LAB on the Stress Rupture Properties and Fracture Characteristic of DD6 Single Crystal Superalloy

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。     

小角度晶界对单晶高温合金N5持久性能的影响

以二代N5单晶高温合金为研究对象，利用高速凝固法（HRS）技术通过籽晶法制备了分别含有5.4°、9.8°、15.8°、18.4°小角晶界的N5合金双晶板。对含不同小角度晶界的N5合金双晶板所制备的标准样品在870℃下进行高温拉伸性能测试，在750℃/820 MPa和1 093℃/158 MPa条件下进行横向持久性能测试，再借助扫描电镜对各断口形貌进行分析。结果表明：随着小角晶界取向差的增大，N5合金的拉伸性能逐渐变差，塑性也逐渐减小，合金的屈服现象逐渐消失，合金的应变硬化现象逐渐减弱。除此之外，随着小角晶界取向差的增大，N5合金的持久性能降低，伸长率减小。     

晶界角度对一种镍基双晶高温合金持久性能的影响

研究了晶界角度对一种镍基双晶高温合金持久性能的影响.结果表明,双晶试样的持久性能低于单晶试样.随着晶界角度的增加,试样的持久性能降低,断裂方式逐步由穿晶断裂向沿晶断裂过渡.随着温度的升高,由穿晶断裂过渡到沿晶断裂的临界晶界角度变小.871℃,552MPa条件下,12°晶界断口开始出现沿晶断裂特征;1100℃,120MPa条件下,4.5°晶界断口开始出现沿晶断裂特征.     

长期时效对GH4586B合金750℃和510MPa持久性能的影响

研究了新型镍基GH4586B合金750 ℃下长期时效1500 h对组织及750 ℃和510 MPa持久性能的影响.利用扫描电子显微镜观察分析合金长期时效中的显微组织和750 ℃和510 MPa持久断口变化.结果表明,GH4586B在高温时效中未发现有害TCP相析出,晶界和晶内均析出碳化物,晶界析出碳化物呈弥散的颗粒状,并随时效时间的延长颗粒尺寸有增大的趋势,析出量亦不断增加;合金在750 ℃和510 MPa下的持久性能主要受晶界碳化物析出的影响,在750 ℃时效1500 h后750 ℃和510 MPa持久时间达到最大值,塑性相应最低;通过持久断口的形貌分析,合金750 ℃和510 MPa持久断裂具有韧性断裂特征.     

铸件尺寸对镍基单晶高温合金力学性能的影响

浇注了两种不同尺寸的镍基单晶高温合金铸件试样,研究了试样尺寸对显微组织的影响,利用扫描电镜分析了合金的断口形貌和断裂机制.结果表明,浇注试样尺寸增大,合金的枝晶间距和热处理后γ′相的尺寸增大.合金在760、980℃下的拉伸性能以及980℃和250MPa条件下的持久性能均有不同程度的降低.合金760℃的拉伸断裂为类解理断裂,980℃的拉伸断裂以及980℃和250MPa条件下的应力断裂都为韧窝断裂.     

小角度晶界对DD6单晶高温合金980℃拉伸性能的影响

针对第2代单晶高温合金DD6,采用籽晶制备了小角度晶界双晶试样.初步定量研究了小角度晶界对单晶高温合金DD6 980℃拉伸性能的影响.结果表明,随着小角度晶界角度的增加,试样的塑性显著降低,抗拉强度下降.与[001]取向标准试样的韧窝型断裂不同,小角度晶界试样出现不同程度的解理断裂特征,在晶界角度较大时,出现明显的沿晶断裂特征.与[001]标准试样相比,小角度晶界试样的断裂过程发生了变化,导致断裂机制发生变化.在980℃条件下,垂直于拉伸应力轴的枝晶界和小角度晶界将导致合金拉伸性能的降低.     

高温预析出对Al-Zn-Mg合金板材应力腐蚀断裂的影响

研究了高温预析出对7A52合金组织、时效硬化和应力腐蚀断裂的影响。结果表明：高温预析出处理在保持7A52合金强度、塑性的同时，可提高合金抗应力腐蚀性能。480℃固溶处理条件下，经过预析出处理后，合金应力腐蚀开裂界限应力强度因子局KISCC由7．6MPa．m^1/2。提高至9．1MPa．m^1/2，475℃固溶处理条件下，经过预析出处理后，KISCC由8．9MPa．m^1/2。提高至11．1MPa．m^1/2;未经预析出处理的7A52合金应力腐蚀断裂区发生严重的阳极溶解腐蚀，晶界和亚晶界均发生断裂，经高温预析出处理后，应力腐蚀裂纹仅沿平行晶界扩展；高温预析出处理使晶界析出相粗化显著、离散度增大且晶界析出相Cu含量提高，这是合金抗应力腐蚀性能得到显著改善的重要原因。     

一种镍基高温合金蠕变过程中碳、硼化物的演变行为及结构表征

通过对一种镍基铸造K417G高温合金进行760℃/645 MPa、900℃/315 MPa和950℃/235 MPa 3种条件下的蠕变性能测试,并采用扫描电镜、透射电镜等实验方法对蠕变后高温合金微观组织进行表征,分析不同条件下的蠕变机理,并对比分析蠕变前后合金中碳、硼化物的形态、分布、晶体结构,研究不同蠕变温度和应力条件对碳、硼化物析出和演变行为的影响,并揭示碳、硼化物对镍基高温合金不同条件下蠕变性能的影响。结果显示,K417G高温合金的蠕变寿命随着蠕变条件由760℃/645 MPa向900℃/315 MPa和950℃/235 MPa转变先升高后降低。760℃/645MPa下,蠕变裂纹产生于MC型碳化物的碎裂;900℃/315 MPa下,蠕变裂纹一部分产生于晶界,另一部分产生于MC型碳化物碎裂;950℃/235 MPa下,蠕变裂纹全部产生于晶界。在760℃/645 MPa下,MC型碳化物不分解,晶界没有析出细小碳、硼化物;900℃/315 MPa下,MC型碳化物分解产生M23C6型碳化物,晶界析出细小均匀分布的M23C6型碳化物和M3B2型硼化物;950℃/235 MPa下,晶界M23C6型碳化物和M3B2型硼化物长大,呈条状分布。     

热机械处理对Al-10.78Zn-2.78Mg-2.59Cu-0.22Zr-0.047Sr铝合金固溶时效态组织及力学性能的影响

以固溶-时效和热机械处理(TMT)(固溶-过时效-热压缩)-固溶-时效加工的超高强铝合金Al-10.78Zn-2.78Mg-2.59Cu-0.22Zr-0.047Sr为实验对象,分别采用电子背散射衍射(EBSD)、X射线衍射(XRD)、硬度测试和拉伸试验研究合金组织晶粒晶界特征分布、内部的位错密度和力学性能,并定量计算位错强化和晶界强化值。结果表明:热机械处理对合金晶粒细化影响不显著,平均晶粒尺寸从7.30μm减小至6.04μm,晶界角度从21.45?下降到21.04?,小角度晶界比例从0.588下降到0.546;TMT使峰时效硬度从2146 MPa(120℃/48 h)提高到2268 MPa(100℃/48h),但对强度影响较小,二者屈服强度均为600 MPa左右,拉伸断口均为沿晶和撕裂混合断裂。合金分别经固溶及TMT-固溶后,晶界位错密度均为零,TMT使位错强化与晶界强化的总强化从58.8 MPa下降到57.4 MPa。     

航空发动机用单晶叶片薄壁效应研究

通过制备不同截面尺寸的二代含RE单晶高温合金精铸试样,研究了不同测试条件下截面尺寸对单晶高温合金持久性能的影响。结果表明,1 100℃/130 MPa条件下,由于剧烈氧化作用,来源于相同的单铸大试棒的1 mm板状试样和准5 mm标准大试样的持久性能存在显著尺寸效应,而在980℃/250 MPa条件下不存在显著尺寸效应。无论在1 100℃/130 MPa,还是980℃/250 MPa条件下,叶身取1 mm厚板状试样和单铸大试棒取1 mm厚板状试样持久性能相当,冶金组织效应不显著。     

La在Ni-20Cr-20Co-18W高温合金中的分布及其对持久性能的影响

本文对La在Ni-20Cr-20Co-18W高温合金中的分布及其作用进行了研究.发现La主要富集在晶界上;La显著增加合金在1000℃,39MPa条件下的持久寿命和延伸率以及蠕变激活能.用热蚀刻方法测量了合金的晶界能,用测量电阻率随温度变化的方法测量了合金的空位形成能.从理论上阐述了La降低晶界能和提高空位形成能的作用是改善合金持久性能的主要原因.     

DISTRIBUTION OF La IN SUPERALLOY Ni-20Cr-20Co-18W AND ITS INFLUENCE ON STRESS RUPTURE PROPERTY

本文对La在Ni-20Cr-20Co-18W高温合金中的分布及其作用进行了研究.发现La主要富集在晶界上;La显著增加合金在1000℃,39MPa条件下的持久寿命和延伸率以及蠕变激活能.用热蚀刻方法测量了合金的晶界能,用测量电阻率随温度变化的方法测量了合金的空位形成能.从理论上阐述了La降低晶界能和提高空位形成能的作用是改善合金持久性能的主要原因.     

Pt对镍基单晶高温合金持久性能的影响

研究了不同Pt含量的镍基单晶高温合金在1100℃,180 MPa和1000℃,310 MPa条件下的持久性能,采用SEM和TEM等方法分析了Pt对合金持久变形组织和位错形态的影响.结果表明,Pt略微降低了合金在1100℃,180 MPa条件下的持久寿命,较大降低了合金在1000℃,310 MPa条件下的持久寿命.不同Pt含量的合金在不同条件的持久断裂均表现为塑性断裂,断口附近可以观察到大量的微孔洞和微裂纹.不同Pt含量合金持久变形后均在g/g'界面上形成致密的位错网.Pt对合金持久性能影响的主要原因在于Pt促进了TCP相的形成,而TCP相与基体界面吸收大量变形过程中产生的空位而导致孔洞形核,随着变形的继续孔洞成为裂纹源.     

LMC法定向凝固抽拉速率对DD488单晶高温合金组织和持久性能的影响

研究了液态金属冷却(LMC)法定向凝固抽拉速率对DD488单晶高温合金组织和980℃/250 MPa持久性能的影响。结果表明:增大抽拉速率能够显著细化合金的枝晶组织,减小铸态共晶含量和γ'相尺寸。同时,随着抽拉速率的增大,标准热处理后的γ通道宽度减小,γ'相体积分数增加。抽拉速率较小时(5 mm/min),合金980℃/250 MPa持久寿命为70.3 h,随着抽拉速率提高至8 mm/min,持久寿命增大到107.5 h。DD488合金持久寿命的提高得益于在较高的抽拉速率下合金标准热处理组织中的γ'相体积分数增加,γ通道宽度减小,并且共晶组织基本消除。     

热处理冷速对FGH97盘件显微组织和蠕变性能的影响

对FGH97粉末高温合金盘件进行热处理,采用光学显微镜、扫描电子显微镜、能谱仪和蠕变试验机研究了不同固溶冷速下合金的显微组织、蠕变性能和蠕变机制。研究表明:随固溶冷速的增加,γ′相尺寸减小,富Ti、Nb、Hf的MC型碳化物由连续析出变为颗粒状弥散析出。在750℃/450 MPa蠕变试验条件下,固溶冷速为94℃/min的样品性能明显优于43℃/min。FGH97粉末高温合金在750℃/450MPa条件下的蠕变机制为位错切割γ′相,在晶界处产生应力集中导致裂纹的萌生,裂纹沿着晶界碳化物扩展,最终导致材料的断裂。弥散颗粒状分布的碳化物能有效抑制微裂纹的贯通。     

GH4098合金短时持久性能的研究

以固溶加时效处理后的GH4098合金板材为研究对象,测定其在不同温度(800~1000℃)、不同应力(90~680MPa)条件下的短时持久性能(持久断裂时间10 min~3 h),并对其显微组织和断裂特征进行表征。结果表明:GH4098合金在800~1000℃范围内持久断裂模式均为沿晶塑性断裂。随着温度的升高,GH4098合金短时持久性能逐渐降低,但在1000℃持久性能退化程度明显加剧。组织表征结果表明:GH4098合金晶粒尺寸并未随着温度的升高而变化,而高温下合金中γ’相体积分数的降低以及γ’相和晶界碳化物的粗化是合金短时持久性能显著退化的主要原因。同时,对冷却速度对合金显微组织的影响以及短时蠕变与传统蠕变的异同也进行了讨论。     

Ru对镍基单晶高温合金高温持久性能的影响(英文)

在真空定向炉中浇注了具有[001]方向的不含Ru和含Ru两个单晶高温合金,其它合金元素的含量基本相同,研究Ru对单晶高温合金在(980℃,250 MPa),(1100℃,140 MPa)和(1120℃,140 MPa)条件下持久性能的影响。结果表明,加入Ru能提高单晶高温合金的高温持久性能,提高作用随着温度的升高而降低。在断裂后的两种合金试样中都观察到γ′相定向粗化和筏排化,并且在(1100℃,140 MPa)和(1120℃,140 MPa)条件试样中有针状的TCP相析出,而在(980 ℃,250 MPa)条件试样中无TCP相析出。加入Ru减少了TCP相的析出数量。最后,讨论了加入Ru带来的合金组织变化进而提高合金持久性能的原因。     

固溶-冷变形-时效工艺下超高强Al-Zn-Mg-Cu系铝合金的组织及性能

采用X射线衍射分析(XRD)、电子背散射衍射分析(EBSD)、电导率测试、硬度测试、拉伸试验、晶间腐蚀试验和剥落腐蚀试验,研究了冷变形对超高强Al-13.01Zn-3.16Mg-2.8Cu-0.204Zr-0.0757Sr铝合金组织及性能的影响。结果表明,相比传统固溶-时效工艺,合金在固溶-冷压缩-时效工艺下平均晶粒尺寸减小,硬度、电导率、小角度晶界比例、抗拉和屈服强度增大和抗腐蚀性能变好。在固溶-冷压缩-时效(100℃/24 h)工艺下合金的硬度、电导率、屈服、抗拉强度达到了2430 MPa、25.085%IACS、683.2 MPa和734.7 MPa,延伸率为6.1%,且晶间腐蚀深度为28.57μm,晶间腐蚀等级为二级。     

热等静压对单晶高温合金组织和持久性能的影响

在高温度梯度真空定向凝固炉中,采用螺旋选晶法制备了单晶高温合金,再在1180℃/150 MPa条件下对其进行热等静压,然后进行标准热处理,研究了热等静压对单晶高温合金组织和不同条件下持久性能的影响。结果表明,合金热等静压后,铸态组织的共晶含量基本保持不变,γ′相尺寸增加,立方化程度增加,γ基体通道变宽。热处理组织的γ′相尺寸稍有减小,立方化程度增加。在760℃/800 MPa和980℃/250 MPa条件下,合金的持久寿命增加;而在1100℃/140 MPa条件下,粒状碳化物的析出导致持久寿命没有提高,与未热等静压的合金持平。     

精铸K417G合金晶界损伤对其持久性能的影响

熔模铸造K417G合金低压涡轮工作叶片通常需要进行表面细晶处理,在晶粒度检查过程中容易产生过腐蚀现象。通过试验考察了FeCl3腐蚀剂、CuSO_4腐蚀剂对K417G合金表面及性能的影响。结果发现,当采用CuSO_4腐蚀剂进行不同时间的腐蚀后,合金晶界处的碳化物会脱落而形成晶界损伤。合金在950℃、235 MPa条件下的持久寿命表明,当腐蚀5min时,对合金的持久性能不会产生太大的影响,但是当腐蚀时间延长至20min,合金的持久寿命会大幅度降低。当采用FeCl_3腐蚀剂进行不同时间的腐蚀后,合金晶界处的碳化物不会脱落。合金在950℃、235 MPa条件下的持久寿命表明,当腐蚀5min和20min时,合金的持久性能变化不大,但是当腐蚀时间延长至40min后,合金的持久寿命大幅度降低。这主要是FeCl3腐蚀剂对合金的晶界并没有产生损伤,但是随着腐蚀时间延长,合金枝晶间的疏松有扩大趋势,这导致了持久寿命的降低。因此,采用FeCl_3腐蚀剂用于叶片晶粒度检查较为适宜。