定向合金DZ125热/机械疲劳寿命预测模型评估

分别用微裂纹扩展模型、Manson-Coffin方程和拉伸迟滞能模型对DZ125定向凝固铸造镍基高温合金的热/机械疲劳寿命进行预测。预测结果发现:三种模型都能较好对DZ125合金的热/机械疲劳寿命进行预测(分散带为2倍左右)。通过分散带和标准差的定量比较发现:对于同相位、-135°相位和同相位带保持时间的热/机械疲劳,拉伸迟滞能寿命预测模型的预测结果比微裂纹扩展模型和Manson-Coffin方程的预测结果好;而对于反相位热/机械疲劳,微裂纹扩展模型的预测结果比拉伸迟滞能寿命预测模型和Manson-Coffin方程的预测结果好。

短时超温对定向凝固DZ125合金微观组织和拉伸性能的影响

超温是航空发动机涡轮叶片一种常见的服役损伤形式,然而目前国内针对涡轮叶片用定向凝固高温合金在超温条件下的微观组织与力学性能的研究还比较有限。以定向凝固DZ125合金为研究对象,研究了DZ125合金在1100~1270℃温度范围内热处理3 min^2 h的微观组织退化规律,并开展了1100~1240℃温度范围内的拉伸性能测试。结果表明:1100~1230℃温度范围内γ′相短时间便大量溶解,温度超过1160℃时仅5 min后γ′相体积分数便进入稳定状态。随着超温温度升高,γ′相溶解加剧,直至1230℃下枝晶干γ′相完全溶解。温度超过1240℃时残余共晶γ′相开始回溶,1245℃时富Hf元素的MC2碳化物发生初熔。同样超温热暴露参数下空冷后的γ′相体积分数比水冷样品高约10%。由于超温导致的γ′相大量溶解,使得DZ125合金的拉伸屈服强度从1100℃下的129 MPa降到了1240℃的7 MPa,抗拉强度则从168 MPa降到了24 MPa。超温使得DZ125合金微观组织迅速退化,进而导致力学性能的大幅度降低。