单晶镍基高温合金超高温蠕变期间的变形机制

通过蠕变性能测试及组织形貌观察,研究了6%Re-5%Ru(质量分数)单晶镍基高温合金的超高温蠕变行为和变形机制。结果表明,该合金在1160℃/120 MPa条件下的蠕变寿命为206 h。稳态蠕变期间,位错在基体中滑移和攀移越过筏状γ′相是合金的变形特征,基体中溶解的高浓度难熔元素可增加位错运动阻力。蠕变后期,切入筏状γ′相的位错可由{111}面交滑移至{100}面,形成Kear-Wilsdorf(K-W)位错锁,高数量K-W位错锁可抑制位错滑移和交滑移,是合金具有较好蠕变抗力和较低应变速率的原因。交滑移可扭曲筏状γ′相,并在两相界面发生裂纹萌生与扩展,直至断裂,这是合金蠕变后期的变形与损伤特征。其中,溶入γ′相的Ru原子可替换Al原子,合金中Ru与Re、W的相互作用使较多的Re、W原子溶入γ′相,延缓元素扩散速率,阻碍位错运动,使合金在超高温蠕变期间仍保留高数量K-W位错锁及良好蠕变抗力。