过冷DD3单晶高温合金凝固组织演化

用复合熔盐净化与循环过热相结合的方法,研究了ＤＤ３单晶高温合金过冷熔体凝固组织的演化规律,获得了最大过冷度２１０Ｋ,在所获得的过冷度范围内,其凝固组织的形态发生三次突变;第一次是在过冷度为３０Ｋ时,因枝晶熟化,重熔,高度发牵树枝晶转变为第一类粒状晶;第二次发生在过冷度为７８Ｋ时,因枝晶熟化抑制,组织转变为细枝晶;当过冷度大于等于１８０Ｋ时,组织因枝晶发生碎断和再结晶而转变为第二类粒状晶     

DZ125高温合金净化剂的制备及其过冷机理研究

采用自制净化剂和循环过热相结合的办法,研究了不同净化剂对DZ125高温合金的净化效果,探讨了复合熔盐的净化机理.实验结果表明:采用B2O3玻璃净化剂仅能使合金获得58K的过冷度;而采用复合熔盐净化剂和循环过热相结合净化的方法,则可使DZ125高温合金获得180K的深过冷.     

过冷DD3单晶高温合金凝固组织细化的再结晶机制

用复合熔盐净化与循环过热相结合的方法,在0－210K过冷度范围内,研究了DD3单晶有高温合金凝固组织形态溶化过程,当地冷度△T超过△T5（153K）时,枝晶组织开始生变形、碎断,当△T超过△T^*（180K）时,组织完全转变为第二类粒状晶,粒化过程中位错及其它晶体缺陷的形态演变化表明,△T^*以上的晶粒细化是由再结晶机制控制的。     

DD3单晶高温合金的热腐蚀行为

用涂９０Ｎａ２ＳＯ４（ｗｔ％）和１０ＮａＣｌ（ｗｔ％）的混合盐膜法研究了单晶高温合金ＤＤ３在９００℃空气中的热腐蚀行为。结果表明，ＤＤ３单晶合金的高温热腐蚀是灾难性的；其动力学曲线无明显孕育期，但有明显的阶段性。文中对各阶段的腐蚀机理进行了简要的讨论。     

熔体过热时间对DD3单晶高温合金凝固组织的影响

在定向凝固固/液界面温度梯度及凝固速率保持恒定条件下,研究了熔体过热时间对Ni基DD3单晶高温合金凝固组织的影响.结果表明,当熔体超温处理温度为1640℃,过热时间由30 min增至60 min时,枝晶间距进一步减小,枝间γ′相更加细小且规整,在此温度过热90 min时,将导致凝固组织粗化.当熔体超温处理温度为1780℃,随过热时间由30 min延长至60 min时,枝晶间距与枝间,γ′相都变大,且枝间γ′相不再规整.     

镍基单晶高温合金DD10的恒温氧化行为

采用X射线衍射(XRD),扫描电镜(SEM)及能谱(EDX)等方法研究了不同钴含量的两种镍基单晶高温合金在900,1000和1100 ℃的恒温氧化行为。研究发现,增加合金中的Co含量,会降低合金的扩散激活能,引起氧化速率的略微增加。在900和1000 ℃氧化时符合抛物线规律,氧化膜分为3层：外层主要由Cr2O3和TiO2组成;中间层是很薄的CrTaO4和Ta2O5氧化层;内层是连续的Al2O3氧化层。在1100 ℃时氧化膜的严重剥落和CrO3的挥发使增重曲线略微偏离抛物线规律,生成了NiCr2O4, CoAl2O4, CoNiO2和Co2TiO4等尖晶石相,并发生了内氮化     

DD3单晶高温合金的高温蠕变断裂行为

通过对DD3单晶高温合金试棒进行1030℃／196MPa、1040℃／177MPa和1050℃／140MPa蠕变实验,并对试样断口形貌及其组织进行观察和分析,研究了第一代单晶高温合金DD3的高温蠕变断裂行为。蠕变试验结果表明：在1030～1050℃条件下,DD3合金具有优良的蠕变性能;蠕变开始不到10h,合金即进入稳态蠕变阶段。断口形貌及组织分析表明：高温条件下的DD3单晶高温合金蠕变断裂裂纹萌生于微孔,断裂模式为微孔聚集型断裂。     

DZ125高温合金深过冷凝固组织转变规律

采用熔盐净化剂与循环过热相结合的方法,获得了过冷度高达180 K的DZ125高温合金深过冷熔体,研究了合金深过冷凝固的组织演化过程.结果表明,随着过冷度△T的增大,凝固组织经历3次转变过程:当△T<48 K时,合金的凝固组织为普通树枝晶;当48 K≤△T<85 K时,枝晶因再辉发生熟化和重熔,组织转化为第1类粒状晶;当85 K≤△T<160 K时,再辉所产生的重熔效应大大降低,凝固组织为深过冷树枝晶;当△T≥160 K时,发生枝晶破碎及再结晶,凝固组织转变为第Ⅱ类粒状晶.     

C对镍基单晶高温合金DD90组织的影响

研究了不同含量C对镍基单晶高温合金DD90凝固组织的影响。结果表明：随着C含量的增加,一次枝晶间距逐渐增大,凝固范围逐步扩大。随着C含量的增加,合金中碳化物数量逐渐增加。碳化物形貌从块状变为汉字体状,最后连接成复杂的骨架状。随着C含量的增加,γ/γ′共晶体积分数减少,粗大的初生相γ’减少。C的添加增大了Al的偏析,减弱了Re、Mo、W的偏析。     

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。     

DD15单晶高温合金的蠕变各向异性

在定向凝固炉中制备了［001］、［011］和［111］3种不同取向的DD15单晶高温合金,研究了980 ℃/300 MPa条件下不同取向的蠕变性能。为对比分析不同蠕变时间后的微观组织,蠕变50和100 h后停止试验。采用扫描电镜和透射电镜分析不同取向的合金组织。结果表明,不同取向合金在垂直于生长方向的截面上具有不同的组织特征,［001］取向γ′相为规则的正方形,［011］取向γ′相为矩形,［111］取向γ′相为多边形。合金在 980 ℃/300 MPa条件下的蠕变性能呈现明显的各向异性,蠕变寿命按［111］、［001］、［011］取向的顺序减小,应变量按［001］、［011］、［111］取向的顺序降低。3种取向合金蠕变曲线的共同特征为具有非常短的蠕变第1阶段,与［001］和［111］ 取向相比,［011］取向合金具有较短的蠕变第3阶段。不同取向合金蠕变后的γ′相具有明显不同的筏排化程度。［001］取向合金的γ′相筏排化速率大于［011］和［111］取向合金。蠕变断裂后,［001］或［111］取向合金的位错密度大于［011］取向合金。     

DD6单晶高温合金叶片小角度晶界组织

采用扫描电镜和透射电镜研究了DD6单晶高温合金叶片小角度晶界的铸态组织、热处理组织和长期时效组织.铸态小角度晶界组织中,粗大γ′相和块状共晶沿晶界析出;热处理小角度晶界组织中,晶界上有一薄层γ相,晶界两侧的γ′相立方化较好,但由于小角度晶界的存在,γ′立方体不完整;1070℃长期时效500 h小角度晶界组织中,晶界上析出粒状碳化物,无TCP相析出,DD6单晶高温合金小角度晶界组织有很好的稳定性.     

DD6单晶高温合金再结晶形核位置和机制研究

采用压痕变形方法,利用扫描电镜研究了DD6单晶高温合金在不同温度和状态下的再结晶形核位置及形核机理。结果表明,在低于γ′相溶解温度(≤1 220℃)进行热处理,胞状再结晶可以在碳化物、显微疏松、共晶处形核,1 220℃热处理等轴状再结晶可在表面形核,形成表面再结晶层。在1 270℃热处理时除了第二相形核外,再结晶主要在枝晶干上形核,形成了枝晶状再结晶,再结晶形核的主要机制为亚晶聚合形核机制。     

Hf含量对DD6单晶高温合金铸态组织的影响

采用OM,SEM及EDS等方法研究了不同Hf含量对DD6单晶高温合金铸态组织的影响。结果表明,增加Hf含量,DD6合金凝固组织一次枝晶间距先增加后减小;共晶含量增加;枝晶干的γ′相无明显变化,枝晶间的γ′相稍有减小;合金的显微疏松无明显改变,合金元素偏析程度略有减小;合金含有颜色深浅明显不同的两种碳化物。     

温度对镍基单晶高温合金DD13拉伸行为的影响

研究了新一代抗热腐蚀单晶高温合金DD13在不同温度下的拉伸行为,包括断口形貌、显微组织和位错组态等。结果表明:温度对合金的屈服强度和塑性影响明显。室温下,合金的屈服强度和抗拉强度分别为1059和1097 MPa;当实验温度在700℃时,合金的屈服强度和抗拉强度达到峰值,分别为1108和1340 MPa;而随着实验温度的继续升高,合金强度却呈明显的下降趋势,当实验温度达到1050℃时,屈服强度和抗拉强度分别为262和443 MPa。实验温度对合金塑性的影响则成相反趋势,合金在700℃时表现出相对较差的塑性。分析发现,不同实验温度下,γ/γ′界面的共格错配度和位错克服强化相γ′方式的差异是影响合金屈服强度的主要因素,而合金达到屈服点后,位错是否发生交割缠绕现象是影响抗拉强度和塑性的关键因素。700℃下,在许多强化相γ′内均发现不同滑移系层错交割、缠绕现象。     

深过冷净化的影响因素及工艺优化

系统地研究了熔融玻璃和循环过热相结合方法对净化效果的影响;提出了大体积液态金属获得深过冷的优化工艺;采用该工艺可快速、稳定地使６～２０ｇＮｉ８１．１５Ｓｉ１８．８５、Ｎｉ２８．６４Ｓｉ２１．３６、Ｎｉ７４．１７Ｓｉ２５．８３、Ｎｉ５０Ｃｕ５０、Ｆｅ７６Ｂ１２Ｓｉ１２合金分别获得２９９Ｋ（０２０２Ｔｍ）、２６９Ｋ（ｏ．１９Ｔｍ）、２６３Ｋ（０．１７２Ｔｍ）、３２０Ｋ（０．２０２Ｔｍ）、３６７Ｋ（０．２５７Ｔｍ）大过冷,并使其保持４～６个循环周期不衰减,同时采用该工艺还首次成功地制备Ｆｅ７６Ｂ１２Ｓｉ１２及Ｆｅ７６Ｂ１２Ｓｉ１０Ｃ２合金的块状纳米软磁材料。研究结果表明,净化玻璃的化学成分、循环过热温度及净化过程中熔融玻璃和合金液的良好排气条件是影响净化效果的主要因素。     

Re含量对DD15单晶高温合金显微组织和持久性能的影响

在定向凝固炉中制备了3种不同Re含量（5%,6%,7%,质量分数）、其它合金元素相同的第4代单晶高温合金DD15,将其完全热处理后在1100℃长期时效1000 h,在1100℃/137 MPa条件下测试合金的持久性能。研究了Re含量对DD15单晶高温合金组织稳定性和持久性能的影响。结果表明,随着Re含量增加,γ′相尺寸减小,其体积分数和立方化程度稍有增加,长期时效时γ′相粗化、筏排化速率和TCP相析出量增加,合金的组织稳定性降低。合金的持久性能随着Re含量增加而显著降低。3种断裂试样中均发现了TCP相,其含量随着Re含量增加而增多,这是合金持久性能随Re含量增加而降低的主要原因。γ/γ′相界面位错网密度随着Re含量增加而增加。Re元素在γ基体中有强烈的偏析倾向,分配比随Re含量增加而显著升高。随着Re含量增加,合金的晶格错配度向负方向增加。     

Al2O3型壳与DD6单晶合金的界面反应

采用SEM、EDS、XRD等手段研究了DD6单晶合金与陶瓷型壳的界面反应。结果表明,DD6高温合金与Al_2O_3型壳的黑色界面反应产物主要是α-Al_2O_3,并伴有FeCr_2O_4、(Fe,Ni)固溶体等多种成分相,界面反应层的厚度一般为5～6μm;界面反应后陶瓷型壳内表面出现了TaO、NiO、HfO_2等多种反应产物;降低表面粗糙度、控制型壳矿化剂中的Fe_2O_3杂质含量,能够有效抑制界面反应的产生。