基于小试样的定向凝固镍基合金蠕变性能评估方法

在热处理态定向凝固镍基合金棒材上制取工字型非标准小试样和棒状蠕变标准试样,并进行了不同温度(800,850,900,980℃)下的应力松弛试验和不同应力(标准试样为250,350,450 MPa,小试样为250,350,400,450 MPa)下的蠕变持久试验,研究了标准试样和小试样的松弛蠕变和持久蠕变行为,建立了小试样松弛蠕变速率与标准试样持久寿命的关系。结果表明:小试样和标准试样的持久蠕变曲线均单调递增直至试样断裂,持久蠕变速率曲线均均呈“U”字型,两者的最小持久蠕变速率接近;小试样和标准试样的高温松弛蠕变曲线均单调递减,温度归一化后两者松弛蠕变速率分布在一条线上;持久蠕变和应力松弛试验后标准试样和小试样中γ′相均沿垂直于应力方向聚集粗化,属于N型筏化;标准试样持久寿命与小试样松弛蠕变速率存在线性关系,利用小试样松弛蠕变速率预测的持久寿命和标准试样实际持久寿命接近。

DZ411定向凝固镍基合金蠕变性能的快速评估方法

研究了预应变(0.5%,1.0%,1.5%,2.0%,2.5%)、加载应变速率(4.0×10^(-5),1.2×10^(-4),4.0×10^(-4)s^(-1))和连续温度应力松弛试验的初始温度(750,900℃)对DZ411定向凝固镍基合金应力松弛行为的影响;基于加工硬化和回复软化动态平衡的稳态变形,假设稳态松弛应变速率与传统蠕变持久试验的最小蠕变速率随应力的变化规律一致,通过短时应力松弛试验对最小蠕变速率进行预测,并进行验证。结果表明:试验合金在加工硬化和回复软化动态平衡时开始松弛,当预应变不低于1.0%时能快速达到稳态松弛;初始温度对稳态松弛行为的影响较小;加载应变速率会影响起始松弛应变速率,但对稳态松弛应变速率随应力变化的影响较小;通过稳态松弛应变速率主曲线可以预测不同温度、应力下的最小蠕变速率,蠕变持久试验结果均落在稳态松弛应变速率主曲线的99%可靠度曲线内。

定向凝固镍基合金涡轮叶片短时力学行为试验

目的研究真实涡轮叶片材料性能与标准试件材料性能的差别,精确预测定向凝固镍基高温合金涡轮叶片的强度和寿命.方法在真实涡轮叶片上具有代表性部位取材,设计、加工试验试件,应用MTS810液压伺服材料试验机进行室温、760℃以及980℃下的短时轴向拉伸试验.结果得到涡轮叶片在室温、760℃以及980℃时相应的短时力学性能和拉伸应力-应变曲线,并与标准试件的短时力学性能进行了比较.结论从定向凝固镍基高温合金涡轮叶片上选取材料的短时力学性能要比定向凝固镍基高温合金材料标准试件的力学性能略有降低.

固溶温度对一种定向凝固镍基合金中温蠕变性能的影响

通过对一种定向凝固合金进行不同温度的固溶处理、蠕变性能测试及组织形貌观察,研究了固溶温度对枝晶臂/间区域的成分偏析及持久性能的影响。结果表明:经1230℃固溶及时效处理后,合金在枝晶干/间区域存在明显的成分偏析和组织不均匀性,粗大γ'相存在于枝晶间区域,细小γ'相存在于枝晶干区域,碳化物呈条状分布在枝晶间区域。合金经1260℃固溶及时效处理后,可明显降低合金中元素的偏析程度,并消除了合金在枝晶间区域存在中的粗大γ'相,使高体积分数细小立方γ'相均匀分布在枝晶间和枝晶干区域,并有细小粒状碳化物沿晶界析出,抑制晶界滑移,因此,可大幅度改善合金的中温蠕变性能。合金在中温蠕变期间的变形特征是位错在基体中滑移和剪切γ'相,并在γ'/γ两相界面形成位错网。蠕变后期,由于沿与应力轴呈45!角的晶界承受载荷的最大剪切应力,故裂纹易于在与应力轴呈45!角的倾斜晶界处萌生与扩展。

DZ125基合金蠕变期间组织演化及元素的定向扩散

通过蠕变曲线测试和显微组织形貌观察,结合元素扩散迁移率热力学计算,研究了完全热处理后DZ125定向凝固镍基高温合金在980℃蠕变过程中γ′相的演化规律。结果表明:合金完全热处理后并没有消除组织不均匀性,粗大的γ′相位于枝晶间区域,细小γ′相位于枝晶干区域。在980℃/200 MPa蠕变期间,合金枝晶干区域的γ′相经22 h转变成筏状结构,γ′相筏化时间随外加应力的减小而延长。在该条件下随蠕变时间延长,合金中γ′相厚度的尺寸逐渐增大,扭曲程度逐渐增加。蠕变过程中元素Mo、W具有较低的扩散迁移率,Cr、Ti扩散迁移率居中,而元素Co、Al、Ta具有较高的扩散迁移率。

定向凝固镍基高温合金的组织结构与中温蠕变行为

通过蠕变性能测试、组织形貌观察,研究了定向凝固镍基高温合金热处理后组织形貌及其在760℃、700 MPa条件下蠕变不同时间的损伤机制。结果表明,合金热处理后,枝晶间和枝晶干区域的γ′相尺寸差异较大,粗大的γ′相和细小的γ′相分别存在于枝晶间和枝晶干区域。在760℃、700 MPa条件下合金蠕变断裂后立方γ′相并不形成筏状组织,并且越接近断口区域的γ′相扭曲越剧烈,这是由于在蠕变过程中试样断口区域发生了较大程度颈缩所致。蠕变后期,合金中裂纹首先在晶界和未完全消除的共晶组织处萌生与扩展,其中,沿与应力轴成45°的晶界承受较大剪切应力,因此发生蠕变损伤几率较大。