强流脉冲离子束辐照对DZ4镍基高温合金表面结构和性能的影响

利用强流脉冲离子束(HIPIB)辐照DZ4镍基高温合金表面,离子束的加速电压为250 kV,脉冲宽度为70ns,束流密度为100A/cm2,脉冲次数分别为2,5,10和15次.根据扫描电镜分析得出,脉冲次数少时(2次和5次)离子束辐照后DZ4合金的表面出现熔坑,随着辐照次数的增加,表面的熔坑数量减少,多次脉冲(10次和15次)处理后,表面熔坑基本消失,表面变得平整;并且在近表层大约1μm～2 μm范围内晶粒细化.X射线衍射分析显示离子束处理后表面层存在压应力.HIPIB辐照处理使DZ4合金的表面在200 μm的范围内硬度有提高,同时其耐腐蚀和耐磨性能有明显提高.

DZ4合金渗铝-硅涂层1100℃氧化时的元素扩散规律

以定向凝固镍基高温合金DZ4为基体,采用料浆法在合金表面制备铝-硅涂层;对该涂层试样进行1100℃抗高温氧化性能试验,并对氧化过程中各元素的分布进行了分析。结果表明:随氧化时间增加,涂层逐渐分为两层,外层为单一β-NiAl相,内层主要由β-NiAl相构成,层内分布着块状和颗粒状的碳化物;高温氧化过程中,硅元素不断向涂层内部扩散,并与基体合金中向外扩散的钼、钨元素结合形成富硅的M6C,并逐渐形成M6C隔层,阻碍镍与铝的互扩散,提高了涂层在高温下的抗氧化能力。

喷丸对DZ4合金旋转弯曲疲劳断裂特征的影响

对喷丸前后DZ4高温合金旋转弯曲高周疲劳断口的断裂特征进行了观察。结果表明,室温和高温(820℃)时,未喷丸的DZ4合金高周疲劳裂纹均萌生于试样表面以及与表面相连的铸造缺陷或碳化物处。Kt=1时,疲劳断口为点源,源区存在滑移平面和滑移台阶;随着应力集中水平的升高(Kt=2,Kt=3),疲劳断口向多源和线源发展,源区滑移面变小甚至消失;随着温度的升高,断口源区滑移特征明显。喷丸后,疲劳裂纹源内移,裂纹萌生于试样次表面的晶体内部或铸造缺陷处。带缺口试样裂纹源减少,起源区域缩小,出现明显的主、次疲劳源。实验证明,喷丸可降低DZ4合金表面和缺口敏感性,对裂纹萌生有抑制作用,可提高材料的疲劳性能,随着温度升高,喷丸的强化作用逐渐减弱,但在820℃仍有强化作用。

强流脉冲离子束辐照对DZ4合金性能的影响

用含C^n＋和H^＋、加速电压250kV、脉冲宽度70ns、束流密度160A／cm^2的强流脉冲离子束辐照DZ4合金．辐照次数分别为2，5．10．15。实验结果表明；辐照后样品的表面出现了熔坑，多次脉冲辐照后样品的表面熔坑边缘模糊甚至消失。近表面存在厚1～2μm的重熔层，晶粒较细，晶界模糊；熔坑周围富集Cr和Mo等元素；强流脉冲离子束辐照处理后DZ4合金的耐腐蚀性能明显提高，腐蚀速率下降，这是由于辐照减弱了由于晶界和晶粒本体的成分差异而引起的晶界腐蚀；同时离子束辐照后的DZ4合金在高温氧化时更容易形成一层连续的保护性氧化物，其主要成分是致密的Al2O3，使得DZ4合金的耐高温氧化性能也有所改善。