一种性能优异的低成本定向凝固镍基高温合金DZ417G

一种新的定向凝固镍基高温合金DZ417G已被研制成功,它不含有稀缺昂贵的金属元素W,Nb,Ta,Hf等元素,具有密度小、成本低的特点.简要地介绍这一合金的研究结果,包括化学成分的确定,定向凝固工艺和热处理制度的选定,所测试的各种力学性能;涉及不同温度的瞬时拉伸性能,冲击韧性,持久、蠕变性能及其机理,高、低周疲劳和冷热疲劳性能,疲劳裂纹扩展速率,长期时效后组织和力学性能的变化以及抗氧化性能和物理性能.结果表明,DZ417G合金是一种综合性能优异的定向凝固镍基高温合金,很多性能指标优于DZ4合金,与DZ22和DS CM247LC合金相当。可用作先进航空发动机低压涡轮叶片等零件.

定向凝固DZ38G合金涡轮叶片试车后的解剖分析

本文对试车150小时定向凝固 DZ38G 合金高压Ⅱ级涡轮叶片进行解剖分析,其中包括宏观检查、显微组织和防护涂层分析。该()片试车后无任何损伤和裂纹,表面涂层完好。合金中晶界和γ′相无明显变化,但共晶发生部分溶解,MC 碳化物周围有 M_(23)C_6分解物,涂层微观组织有氧化腐蚀现象。试车前、后叶片硬度值基本在同一水平。

拉晶速率对DZ417G合金高温氧化性能的影响

采用扫描电镜(SEM)和能谱分析(EDS)方法研究了拉晶速率对DZ417G合金γ'相和碳化物形态,以及对合金900℃下氧化行为的影响。结果表明,随着拉晶速率的增大,合金中γ'相细化,碳化物由细小颗粒变成棒状,合金900℃下100 h的氧化速率呈逐渐降低再升高的趋势。合金氧化层主要由3层组成,氧化外层主要为Ni、Co、Cr和V的氧化物,而在过渡层中富含Cr、Al元素,形成Cr、Al的氧化物,内层形成Ni的氧化物。当拉晶速率为7 mm/min时,合金的氧化速率最低,合金过渡层中致密的Cr、Al的氧化物层阻碍了氧的向内扩散,使合金具有良好的抗氧化性能。

强磁场下热处理对定向凝固高温合金DZ417G析出相γ'的影响

在不同强度的强磁场下对定向凝固高温合金DZ417G试样进行固溶处理和时效处理,利用扫描电镜(SEM)和显微硬度计观察析出相γ'的微观结构并测定其显微硬度,探讨强磁场对析出相γ'的大小、形态、分布和硬度的影响,并从热力学原理探讨解释析出相γ'的变化。结果显示:12 T强磁场下固溶处理后,析出相γ'尺寸减小,枝晶干和枝晶间区域析出相γ'体积百分数分别增加达5.3%和5.6%,显微硬度分别增加9.4%和15.8%。12 T强磁场下时效处理后,析出相γ'尺寸减小,枝晶干和枝晶间区域析出相γ'体积百分数分别增加达3.9%和4.2%,显微硬度分别增加达6.2%和11%。

循环热处理对定向凝固DZ417G高温合金组织和力学性能的影响

研究了镍基定向凝固高温合金DZ417G经多次循环热处理后的微观组织、力学性能和断裂方式的变化规律.随着循环热处理次数的增加,基体上较大的γ'强化相的数量降低,弥散的γ'相间距减小,合金室温硬度随之提高,900℃抗拉强度略微增大,拉伸塑性在3次循环热处理后有所下降.合金在980℃、216 MPa条件下的持久寿命随循环热处理次数的增加而延长,但循环热处理超过4次后,合金的持久寿命迅速下降.

纵向强静磁场对定向凝固DZ417G合金枝晶形态和数目的影响

纵向强静磁场可明显影响高温合金DZ417G的定向凝固组织,为控制定向组织树枝晶数目提供了一种新手段。在抽拉速率为5μm/s时,强磁场影响了该合金组织的定向凝固生长特性,影响程度随磁场强度的加大而增加。当抽拉速率达到40μm/s及其以上时,施加强磁场使得单位面积上的枝晶数目增加,枝晶数目随磁场强度的增大而增大,增大幅度最大达到一倍左右。当温度梯度增大时,强磁场在低抽拉速率(5μm/s)下影响该合金定向凝固的效应加剧,在抽拉速率40μm/s及其以上时增加枝晶数目的效应也加大。从磁抑制对流和热电磁效应方面分析了上述现象,提出了作用机理。

DZ417G定向高温合金的熔炼工艺

对DZ417G定向高温合金的熔炼工艺进行了研究,研究了拉晶速率以及碳、硼和钒元素含量对合金组织和高温拉伸及持久性能的影响。结果表明:拉晶速率在5.9~6.5 mm·min^(-1)时,合金具有较高的持久寿命及抗拉强度和屈服强度;硼含量增加,对合金抗拉强度、屈服强度、持久寿命及塑性整体影响不大;钒元素质量分数为0.8%时,合金的拉伸性能及持久寿命最佳;碳元素质量分数在0.18%~0.19%时,合金性能最佳。

DZ125定向凝固高温合金的研究

研究了可用作先进航空发动机定向薄壁空心叶片的 DZ1 2 5合金 ,该合金具有高的综合性能 ,其力学性能水平高于国内外广泛应用的同类商用典型定向合金 ,同时具有良好的定向铸造工艺性能和高的薄壁力学性能。合金已用于铸造某航空发动机的具有复杂内腔的薄壁定向叶片 ,并已通过台架试车 ,投入小批量生产。

我国独创和独具特色的几种高温合金的组织和性能

综述了中国科学院金属研究所高温合金和金属间化合物研究组50年来在高温合金材料方面的研究成果,重点介绍了9种我国独创和独具特色的高温合金,包括其成分和组织特点,力学性能、化学性能和物理性能,以及他们的冷、热加工性能和应用特点。

DZ417G镍基定向凝固高温合金的再结晶

研究了喷砂和机加工后DZ417G合金在热处理过程中的组织演化及其对拉伸、持久性能的影响.结果表明:喷砂和机加工后,DZ417G合金样品热处理后表面发生了再结晶.扫描电镜观察发现固溶处理样品中的再结晶晶粒呈等轴晶晶粒,而在时效处理后再结晶晶粒呈胞状形式生长.表层再结晶使室温拉伸强度有一定程度的降低,对高温拉伸强度影响不大.表面再结晶厚度在持久过程中增加.表层等轴晶再结晶组织使持久性能降低,二次胞状再结晶组织将导致持久性能的进一步降低.