IC10单晶高温合金室温和750℃高周疲劳行为

在涡轮叶片服役过程中,疲劳是其失效的重要原因之一,而已有研究主要针对不同应变速率下IC10合金1 100℃低周疲劳性能展开,本文研究定向凝固IC10单晶高温合金静态空气介质环境下室温和750℃高周疲劳性能。在应力比R=-1、f≈83.3Hz条件下,进行高周疲劳试验,并利用扫描电镜对疲劳断口进行观察;基于试验观测结果,讨论室温和750℃下IC10单晶高温合金高周疲劳性能差异的内在机制。结果表明:IC10单晶室温疲劳强度为288 MPa,750℃疲劳强度为416 MPa;裂纹萌生于试样表面或近表面缺陷处,断口主要由裂纹萌生区、稳态扩展区和组成。

各向异性对IC10高温合金磨削表面完整性的影响

目的探究IC10单晶高温合金缓进磨削表面完整性的影响因素,提高关键零件的使用性能。方法通过制备不同晶面、同一晶面不同晶向试块,采用刚玉砂轮在同一工艺参数下开展缓进磨削实验,研究各向异性对工件表面粗糙度、表面形貌、显微硬度和塑性变形层的影响。结果在vs=20 m/s,vw=150 mm/min,ap=0.2 mm条件下,不同晶面磨削后的平均表面粗糙度Ra为0.3~0.4μm,其中(001)晶面加工后的平均表面粗糙度Ra为0.32μm,加工纹理均匀且轮廓起伏变化程度最小,(011)晶面的平均表面粗糙度Ra为0.35μm,(111)晶面的平均表面粗糙度Ra为0.39μm,其表面出现了深的犁沟及凹坑等现象;不同晶面加工后工件表面均发生了硬化,硬化程度由强到弱依次为(001)、(011)、(111)晶面;不同晶面磨削后表面存在微米级厚度的塑性变形层,其中(111)晶面塑性变形层最厚,厚度为3.6μm,(011)和(001)晶面的厚度分别为2.8、2μm。(001)晶面在不同晶向磨削后工件的表面粗糙度、表面形貌、显微硬度和塑性变形层则无明显的规律性变化。结论IC10单晶高温合金各向异性对磨削后工件表面完整性具有一定影响,不同晶面由于塑性变形难度存在差异,导致磨削后其表面完整性存在规律性变化,其中(001)晶面加工后的表面粗糙度最低,加工纹理最平整,显微硬度最大,塑性变形层厚度最小。由于显微组织呈现随机分布的圆形、方形、三角形等形态,且不规则,导致同一晶面不同晶向对磨削后工件表面完整性的影响无明显规律。

IC10单晶高温合金激光焊裂纹及显微组织的研究

利用激光焊工艺焊接了IC10单晶高温合金,分析了焊接速度对接头焊缝成形、横截面形貌以及显微组织的影响。结果表明,随着焊接速度的减小,焊缝的表面和背面宽度增大。不同焊接速度下焊缝的横截面均呈典型的"酒杯"状。焊缝主要由细晶区和胞状晶以及柱状晶组成。不同焊接速度下的焊缝中均存在沿晶界扩展的焊接裂纹。接头中晶粒的生长方向趋于一致,从而增大了接头裂纹的敏感性。

束流偏移量对IC10/GH3039电子束焊接头成型及性能的影响

对航空发动机整体叶盘所采用的GH3039高温合金和IC10镍基单晶高温合金进行了电子束对接实验，IC10单晶高温合金与GH3039高温合金母材成分上的差异以及两侧熔化量不同，导致焊缝中各元素比例变化，使得接头力学性能出现差异。因此，通过电子束偏束流焊接来控制焊缝区各母材熔化量，来改善接头的力学性能。分析了光束偏移对接头力学性能的影响及典型接头横截面的组织特征，综合分析了光束偏移对焊缝微观硬度影响。结果表明，焊缝横截面未见裂纹、气孔等缺陷，焊缝上下宽度相当，最宽处达到1．8mm左右，中心熔宽在0．8mm左右，呈典型的“I”形，并以电子束作用中心为基准对称分布，焊缝组织主要由两侧的枝状晶及中心的等轴晶组成；接头的显微硬度从GH3039侧经焊缝到IC10侧呈逐渐递增趋势，W和Co元素的固溶强化、γ’强化相的含量的增加、晶粒粗化是显微硬度七升的原因，其中最高硬度可以达到HV450。