含Hf涡轮叶片服役过程中的组织演化研究

采用透射电镜(TEM)、扫描电镜(SEM)对不同服役时间下的含Hf涡轮叶片典型部位的组织进行了观察与定量表征,采用能谱分析仪(EDS)对服役过程中的碳化物的成分变化进行了分析,并对不同服役时间叶片进行显微硬度测试,研究了含Hf涡轮叶片在服役过程中组织及性能的演化规律,并根据LSW理论对不同部位的服役温度进行了定量反推。结果表明:在高温高应力下,服役400,650 h的叶片均发生了明显的组织退化,作为主要强化相的γ'粒子由规则立方体形貌逐渐粗化长大为L,H型等较为复杂的粒子形态,其等效直径由0.53μm增大至0.64μm,粗化过程由Ostwald熟化机制与粒子聚集机制的共同控制;其中,叶身中部粗化现象最为严重,经反推,其服役温度可达1180K;碳化物由富Ti-Ta的MC(1)型转变为富Hf的MC(2)型,并析出少量M23C6型碳化物,Hf元素在一定程度上抑制了M6C及TCP相的析出;在晶内第二相与γ基体界面及筏排处出现少量蠕变空洞,即蠕变空洞在位错堆积前沿萌生;随着服役时间的延长,合金的显微硬度逐渐降低,发生明显软化。