小角度晶界对DD5镍基单晶高温合金力学性能的影响

采用籽晶法制备了二代镍基单晶高温合金DD5小角度晶界试样,研究小角度晶界对DD5合金力学性能的影响。结果表明:在870℃中温拉伸中,晶界角度小于16.1°时,合金抗拉强度和屈服强度无明显变化;晶界角度小于11.4°时,伸长率维持在15%以上;晶界角度大于11.4°后,伸长率开始快速下降;在980℃/250 MPa持久条件下,当晶界角度小于5.1°时,持久寿命维持在140 h以上;当晶界角度大于5.1°时,持久寿命随晶界角度增大开始缓慢下降,至14.8°时,持久寿命仍保持为原来的85%;当晶界角度大于14.8°后持久寿命开始快速下降;在1093℃/158MPa持久条件下,当晶界角度小于5.1°时,持久寿命维持在30 h以上;当晶界角度大于5.1°时,持久寿命随晶界角度增大而下降。

980℃长期时效对DD5镍基单晶高温合金组织与性能的影响

研究了二代单晶高温合金DD5在980℃无载荷时效处理后的组织及性能变化。结果表明:DD5合金980℃时效后组织基本稳定,5000 h时效后未发现TCP相的析出。980℃时效中,150 h时效后γ'相呈规则立方状并未发生明显长大,平均尺寸达到约0.5μm,1000 h时,γ'相基本呈立方形态分布,但平均尺寸约1μm,2500 h时γ'相粗化明显,5000 h时基本形成筏状组织。时效后,初生碳化物发生分解并有次生碳化物析出,包括点棒状MC(1),块状富Hf的MC(2),细小质点状M23C6。870℃抗拉强度值随时效时间延长逐渐下降,1000 h后下降5.5%,而5000 h后下降9.8%。持久寿命随时效时间延长呈逐渐递减趋势:980℃/207 MPa的持久寿命,1000 h后下降19%,5000 h后下降了43%;1070℃/140 MPa的持久寿命1000 h后下降38%,5000 h后下降了52%;1093℃/158 MPa的持久寿命1000 h后下降31%,5000 h后下降了52%。

热处理工艺对第二代镍基单晶高温合金DD5组织和性能的影响

采用光学显微镜和扫描电镜等研究了热处理工艺对第二代单晶高温合金DD5的元素偏析、γ′相、共晶相、碳化物和性能的影响,通过典型拉伸和持久性能测试对比,确定了DD5合金的最佳的热处理工艺。结果表明:经1290~1310℃固溶热处理2~4 h后再经过时效处理,合金的组织由平均尺寸约为0.5μm的规则立方状γ′强化相以及少量不规则γ′相、γ/γ′残余共晶相和碳化物组成,合金在870℃时的平均拉伸抗拉强度达到1010 MPa,1093℃/158 MPa下的平均持久寿命达到40 h。

一种镍基单晶高温合金长期时效后γ'相的粗化动力学

研究了第二代镍基单晶高温合金DD5在870~980℃时效150~2000 h后γ'相的粗化动力学。结果表明:长期时效后DD5合金γ'相的形貌和尺寸取决于时效温度和时效时间,可用形貌稳定因子来表征;在870~980℃时效温度下,枝晶中γ'析出相发生粗化,γ'析出相的平均尺寸随时效时间和温度的增加而增大;动力学计算结果表明DD5合金在长期时效后,γ'相的粗化长大受合金元素扩散的控制,γ'析出相依然保持规则立方状,具有较好的组织稳定性。

小角度晶界对DD5镍基单晶高温合金中、高温条件下力学性能的影响

采用双籽晶制备第二代镍基单晶高温合金DD5合金双晶试板并加工成力学试样,研究小角度晶界对DD5合金中、高温条件下拉伸、持久性能的影响。结果表明:在760℃拉伸条件下,晶界角度小于14.8°时,试样抗拉强度大于1100 MPa,伸长率大于8%,断面收缩率大于14%,晶界角度大于14.8°后,抗拉强度、伸长率以及断面收缩率随着晶界角度的增大而下降,屈服强度则没有显著变化;在980℃拉伸中,晶界角度小于19.4°时,试样抗拉强度大于760 MPa,屈服强度大于630 MPa,伸长率以及断面收缩率则随晶界角度的增大而快速下降,至19.4°时,伸长率下降至1.4%,断面收缩率下降至2.8%;在870℃/551 MPa持久条件下,当晶界角度小于7.8°时,试样持久寿命大于110 h,伸长率大于19.8%,断面收缩率大于23.1%,当晶界角度大于7.8°后,试样持久寿命、伸长率以及断面收缩率随晶界角度的增大而快速下降。