Re对一种单晶高温合金蠕变断裂寿命的影响

在保持其它合金元素含量基本不变的情况下，分别加入２．２％、３．２％和４．２％的Ｒｅ浇注单晶高温合金试块，研究了Ｒｅ含量对单晶高温合金拉伸强度和蠕变断裂寿命等的影响。结果表明：随Ｒｅ含量增加，６４９℃条件下的拉伸强度下降但塑性升高；９８２℃／２４８．２ＭＰａ、１０３８℃／２０６．８ＭＰａ及１０７０℃／１７６．８ＭＰａ条件下的蠕变断裂寿命显著提高而塑性有所降低；在相同的试验条件下，随合金的Ｒｅ含量增加，在蠕变断裂寿命提高的同时，筏排组织变大。

不同温度下镍基单晶高温合金蠕变断裂特征

在不同条件(760℃/750MPa、850℃/500MPa、980℃/260MPa、1 050℃/140MPa)下对DD407单晶高温合金进行蠕变试验,观察了蠕变断口形貌以及蠕变断裂后的显微组织和位错,分析了蠕变断裂机制。结果表明:在760℃下,试验合金发生滑移剪切断裂,γ’强化相稍有变形,但未出现明显筏排化结构;蠕变位错主要分布在γ/γ’相界面处,仅有少量位错切入γ’相。在850℃下合金仍主要发生滑移剪切断裂,γ’相开始出现筏排化;在980℃和1 050℃下,合金发生韧性断裂,并且γ’相筏排化随蠕变温度升高而越发严重;在1 050℃/140MPa条件下γ基体通道出现大量位错塞积,大量位错以长直的位错线形态切入γ’相。

应力时效对镍基单晶合金DD11组织及持久性能的影响

研究了1070℃/100MPa应力时效对镍基单晶合金DD11组织和持久性能的影响,通过扫描电镜和透射电镜对应力时效前后的组织进行了观察和分析,并对合金应力时效前后的持久性能进行了测试与分析。实验结果表明:应力时效前50h是形筏阶段,竖直方向的γ相通道逐步变窄或消失,水平方向的γ相通道宽度逐步增加,立方状γ′相在应力的作用下向水平方向扩展并相互连接在一起逐渐形成筏排形貌。应力时效50h后是筏排粗化阶段,随应力时效时间的延长,组织缓慢粗化,但是筏排形貌基本保持稳定。对应力时效后的组织进行1 070℃/140 MPa持久性能测试,结果表明,在形筏阶段持久寿命基本保持稳定,在筏排粗化阶段,持久寿命逐步下降。应力时效500h后,持久寿命由热处理后初始状态的360h左右降低至140h左右。研究结果表明,γ相通道尺寸的粗化和组织的筏排化是持久性能衰退的主要因素。

DD6镍基单晶涡轮转子叶片失效分析

为了排除某航空发动机DD6镍基单晶高温合金涡轮转子叶片在室温振动试验中发生的裂纹故障,对故障叶片进行了外观检查、断口分析、表面检查、解剖检查、化学成分分析、金相检查、应力分布计算及热模拟试验,确定了故障叶片裂纹的性质和产生原因。结果表明:涡轮转子叶片裂纹为高周疲劳裂纹,叶片局部区域存在异常的γ′筏排组织是导致该叶片产生早期疲劳开裂的主要原因,且附近区域腐蚀过重及结构上处于应力集中区,也促进了疲劳裂纹的萌生及扩展。针对这些故障,建议优化叶片结构并对腐蚀检查进行严格监控,防止出现γ′筏排组织及腐蚀过重现象,从而避免此类故障再次发生。

热力耦合模拟服役条件对DZ406合金组织和持久性能的影响

在高温长期服役条件下高温合金涡轮叶片的组织存在老化和性能退化问题。通过对DZ406合金试样进行预先加载处理,模拟涡轮叶片的高温服役环境,热力耦合模拟条件分别为980℃/70 MPa,980℃/110 MPa,980℃/140 MPa与980℃/180 MPa,再对试样进行980℃/275 MPa持久实验。观察分析不同服役载荷条件下试样的显微组织和980℃/275 MPa持久寿命。结果表明:DZ406合金标准热处理组织由碳化物、残余(γ+γ′)共晶和规则立方状的γ′相组成;在模拟服役条件热力耦合作用下,随着服役载荷应力的增加,合金的共晶和碳化物形貌及尺寸无明显变化,平行于[001]方向试样的γ′相呈现不同程度的筏排化,垂直于[001]方向截面的γ′相尺寸明显增大;随着服役载荷应力的增加,不同热力耦合作用试样的剩余持久寿命迅速降低。

一种镍基单晶高温合金的蠕变组织损伤对再蠕变行为的影响

分别在980℃/200 MPa和870℃/430 MPa条件下对镍基单晶高温合金DD413进行应变量为0.2%、0.5%和1%的蠕变中断实验,模拟在热-力耦合作用下这种合金的组织损伤特征并进行量化表征,对比研究了预应变对其蠕变性能的影响并建立了组织损伤参量-剩余蠕变性能的关系。结果表明:DD413合金的组织退化损伤,主要有γ'相体积分数的降低和γ'相筏化程度的提高。蠕变温度越高其组织损伤越严重,合金的再蠕变性能越差。与γ'相筏排化相比,γ'相体积分数的降低对合金蠕变性能的影响不大。