加载速率和峰值载荷对DD407镍基单晶高温合金纳米压痕蠕变行为的影响

在加载速率500~6000 uN/s和峰值载荷4000~12000 uN的条件下进行纳米压痕蠕变实验,研究DD407镍基单晶高温合金在室温下的蠕变行为。结果表明:DD407镍基单晶高温合金具有良好的蠕变抗力性能,但其蠕变性能对加载速率和峰值载荷敏感。依据Findley模型,得到拟合的蠕变参数随着加载速率和峰值载荷的增加而显著增加,并通过计算蠕变应力指数得到合金的蠕变机理由位错控制。此外,在纳米压痕蠕变实验中发现DD407合金的硬度和模量随着加载速率和峰值载荷的增加而降低,并通过无量纲分析得到加载速率对蠕变性能的影响大于峰值载荷对蠕变性能的影响。

过渡液相扩散焊连接工艺参数对DD407母材液化的影响

为了将瞬间液相扩散焊的液相形成过程与固相扩散焊复合,充分利用TLP及固相扩散焊的优点,需要研究接头界面处母材液化规律。选用DD407镍基单晶高温合金作为试验材料,中间层合金采用含B为3.5%的BNi9进行TLP连接,观察母材液化宽度和接头宽度在不同工艺参数下的变化。通过分析得到:母材液化区宽度随着加热温度升高及保温时间增长而增加,在焊接温度为1100℃,保温时间为5min,中间层厚度为150μm的情况下,母材液化的宽度达到65.8μm;中间层厚度对母材液化的影响程度相对较大,主要降熔元素B的总量增加;TLP连接过程中,母材液化的过程为降熔元素B不断向母材中扩散,导致母材液化宽度增加,但随着扩散的进行,B元素的含量逐渐降低引起等温凝固,从而在一定程度上影响了表面清理的效果。

铸造高温合金K480及DD407热处理中γ'相的析出行为

选取两种典型铸造高温合金DD407及K480,研究其固溶及时效过程中γ'相析出行为。结果表明,经热力学平衡相图计算获知,铸造高温合金K480及DD407合金的凝固温度范围是158、30℃,室温下γ'相体积分数分别为54%,80%;合金在凝固或固溶后的冷却过程中,γ'相形核率低,长大速率高,γ'相粒子易于长大;当其尺寸超过临界尺寸就会发生分解;两合金经过固溶后,较大尺寸的一次γ'相溶解后重新析出较小的二次γ'相;在一次时效空冷热处理后,合金在立方状的二次γ'相通道周围析出弥散细小球形三次γ'相;经过二次时效后,三次γ'相回溶、扩散直至消失,同时二次γ'相进一步长大,立方度增加。

长期时效对DD407单晶高温合金组织和中温性能的影响

研究了DD407单晶高温合金在900℃长期无应力时效过程中,组织的演变规律及其对中温性能的影响。研究结果表明:经长达3 000 h的时效后,合金的组织稳定,无有害相析出,7 6 0℃中温强度稳定,但伸长率显著提高。

DD407单晶高温合金980℃/260MPa持久蠕变的各向异性

测试了DD407单晶高温合金在980℃/260MPa的持久条件下,在[001]取向附近25°以内、以及沿[011]和[111]取向加载的持久性能,结果表明在[111]取向上持久寿命最高,在[001]和[011]取向上持久寿命相近,在[001]取向附近,持久寿命对取向偏离不敏感。对合金断口形貌的SEM观察分析认为合金的断裂起源于内部显微孔洞。

DD407/FGH95合金热等静压扩散连接反应层元素互扩展规律 Ⅰ.扩散连接模型的建立

建立了热等静压扩散连接的数学模型,利用DICTRA软件与Thermal-Calc软件相结合的方法计算了不同温度、不同时间热等静压扩散连接界面反应层元素的互扩散规律与相分布情况,并根据计算结果给出了建议的扩散连接工艺范围,为工艺参数的设计提供了理论依据.计算结果表明:与时间相比,温度对扩散连接界面的元素扩散影响更大.针对DD407/FGH95合金系,扩散连接温度应选择在1120—1210℃的温度区间内.综合考虑扩散连接的元素互扩散区宽度及界面元素富集情况,1120℃时扩散连接的合理扩散时间为3—5 h,1170和1210℃时扩散连接的合理扩散时间为1—3 h.

DD407/FGH95合金热等静压扩散连接反应层元素互扩展规律 Ⅱ.模型验证及实验分析

对DD407/FGH95合金系进行了1120℃/120 MPa/3 h,1170℃/120 MPa/3 h和1210℃/120 MPa/3 h3个工艺参数下的热等静压扩散连接实验,实验分析互扩散区元素分配规律与计算结果基本吻合,验证了利用DICTRA与Thermal-Calc软件结合计算扩散连接界面元素分布情况的准确性.进而给出了利用元素和相分布模拟结果对实验进行预测的依据,提出扩散连接温度应在1170—1200℃之间选择,可避免界面大γ′相出现.结合理论计算和实验分析,建立了粉末高温合金与单晶高温合金HIP扩散连接工艺选择原则.

氧化时间对NiCoCrAlYTa涂层/镍基高温合金界面显微组织影响

采用真空等离子喷涂技术在DD407合金和DD6合金上制备了NiCoCrAlYTa涂层。通过SEM、EDS等方法研究了900℃不同氧化时间下经热处理后NiCoCrAlYTa涂层/DD407合金和NiCoCrAlYTa涂层/DD6合金的界面组织。结果表明,随着氧化时间延长,NiCoCrAlYTa涂层/DD407合金界面扩散层组织析出σ相,σ相形状发生明显变化,并且界面扩散层厚度缓慢增加,扩散系数为13.32μm/h;随着氧化时间延长,NiCoCrAlYTa涂层/DD6合金界面扩散层析出TCP相(σ相和μ相),TCP相形状未发生明显变化,并且界面扩散层厚度缓慢增加,扩散系数为3.85μm/h。