第二取向对镍基单晶高温合金DD33热疲劳性能的影响

选用不同第二取向的第三代镍基单晶高温合金DD33板式试样进行热疲劳实验,研究了第二取向对单晶高温合金热疲劳性能的影响和不同第二取向样品的热疲劳裂纹扩展动力学。结果表明:第二取向严重影响合金的热疲劳性能。两种第二取向样品,其热疲劳裂纹萌生位置和扩展方向明显不同。在第二取向[100]的样品中,热疲劳裂纹在与定向凝固方向呈45°的孔壁处萌生并沿与定向凝固方向呈45°方向扩展;而在第二取向为[110]的样品中,热疲劳裂纹优先在与定向凝固方向垂直的孔壁处萌生并沿定向凝固方向扩展且裂纹萌生及扩展速度都明显快于第二取向[100]的样品。

第二取向对第三代单晶高温合金热疲劳过程中冷却孔孔周氧化行为的影响研究

选用第三代镍基单晶高温合金DD33,采用OM、SEM、EDS等分析手段,研究了室温~1100℃的热疲劳过程中不同第二取向板式试样圆孔孔周的氧化各向异性行为。结果表明,不同第二取向的第三代单晶高温合金含孔样品经560 cyc热疲劳实验后,冷却孔周围仍未产生裂纹,但其孔周氧化存在明显各向异性特征。并且,相同第二取向试样,孔周不同取向位置氧化层厚度差异明显;不同第二取向试样,孔周不同位置氧化层的厚度分布也不同。造成此差异的本质原因是由于第二取向不同引起样品宏观热应力的差别,导致孔的形状变化趋势与孔周不同位置热应力的差别,与孔周不同位置微观组织差异共同作用的结果。

超声喷丸对不同取向单晶高温合金组织与表面性能的影响

超声喷丸作为一种有效改善疲劳性能的手段在单晶材料方面得到一定研究,但喷丸振幅对不同取向镍基单晶高温合金微观组织及表面性能的影响尚不清晰。采用生长方向为[001]的国产第三代镍基单晶高温合金为研究对象,利用显微硬度计、SEM、TEM、XRD、EBSD等研究超声喷丸振幅(22.5μm、45μm、60μm)对不同第二取向([100]、[110])样品组织形貌及表面性能的影响。结果表明:振幅为22.5μm喷丸处理后的样品保持单晶合金原有的γ/γ组织形貌和原始取向,并在表面局部已经形成尺寸约为10 nm的纳米晶;[100]与[110]取向样品近表层硬度相比基体硬度分别最大提高75%和68.5%。大振幅(45μm、60μm)喷丸样品的γ/γ组织发生严重畸变;随着振幅的增大,原始取向强度逐渐减弱并产生新的择优取向,样品近表层的取向偏转更加显著且沿滑移带附近产生大量小角晶界。通过分析两取向样品的近表层硬度及EBSD结果可知,在相同振幅条件下,第二取向[100]样品的近表层应变硬化效果优于[110]取向样品。研究喷丸振幅对不同第二取向单晶高温合金性能及微观组织的影响,可为生产中合理控制单晶叶片第二取向及提高单晶的疲劳性能奠定理论基础。

第二相的取向对镁合金冲击韧性的影响

分析了经过热处理的AZ80(Mg-7.7Al-0.5Zn-0.3Mn)和GW102(Mg-10Gd-2Y-0.5Zr)合金的显微组织,测试其硬度和冲击韧性,观察了冲击断口的形貌,并讨论第二相的取向对冲击韧性的影响。在AZ80中,大多数的第二相平行于基面析出,但在GW102中大多数第二相则是平行于棱柱面析出的。结果表明随着时效处理时间的增加,两者的冲击韧性都有下降,这与其塑形的下降有关。对于经过时效处理的AZ80,其断裂区域出现了明显的晶粒变形,但在GW102中则出现了大量的孪晶。此结果表明GW102中的第二相更有力地阻断了基面的滑移。此外,AZ80冲击韧性下降的速率比GW102更大,下降速率的差异显示了GW102中的第二相有效地阻碍了冲击韧性的下降。