熔体处理温度对镍基单晶高温合金熔体结构和凝固组织的影响

对一种 Ni-Cr-Co-W-Mo-Ta-Al-Ti系镍基单晶高温合金的合金熔体进行不同温度过热处理后,观察其凝固组织,并利用液态金属X射线衍射仪测试了合金熔体结构在1450-1600℃温度范围内的变化.结果表明,随着熔体处理温度的升高,合金熔体更加均匀;一次枝晶间距减小,偏析程度减轻;γ形貌更方整、分布弥散;枝晶干与枝晶间γ＇的尺寸差别减小.

镍基单晶高温合金定向粗化行为及高温蠕变力学性能研究进展

镍基单晶高温合金是一种广泛应用于航空发动机和工业燃气轮机的两相叶片材料,由软的γ基体相和均匀镶嵌在其中的立方状γ′沉淀强化相组成.它有个显著的特征,即在高温施加应力条件下,γ′沉淀相会发生定向粗化,形成筏状.这种筏化行为直接影响了合金的蠕变疲劳寿命,是镍基单晶高温合金强化机制研究的重点.此外,镍基单晶高温合金无晶界,不存在高温晶界弱化、纵向晶界裂纹等问题.因此,γ/γ′相界面的位错运动、微观结构以及在载荷和温度作用下的演化决定了其蠕变力学性能.本文从镍基单晶高温合金的微观强化机制出发对定向粗化行为及蠕变力学性能进行了综述.重点介绍了定向粗化行为发生的微观机理、驱动力、影响因素和蠕变过程中界面微结构演化、蠕变力学模型以及定向粗化对高温蠕变力学性能的影响,指出了高温蠕变力学性能研究的发展方向和仍待解决的问题.

一种含4.2%Re单晶镍基合金的蠕变行为与组织演化规律

通过蠕变曲线测定及组织形貌观察,研究了一种含4.2%Re镍基单晶合金的蠕变行为和组织演化规律。结果表明:单晶合金在试验的温度和应力范围内,对施加应力和温度有明显的敏感性,并测算出合金在稳态蠕变期间的激活能和应力指数。在蠕变初期,合金中γ′相沿垂直于应力轴方向形成N-型筏状结构,蠕变断裂后在远离断口区域形成的筏状γ′相逐渐转变成扭曲形态,在近断口区域的筏状组织转变成与施加应力轴方向呈近45°角度倾斜。合金在稳态蠕变期间的变形机制是位错攀移越过γ′相,位错的攀移通过割阶沿位错线运动而逐步实现;而在蠕变后期,合金的变形机制是位错剪切筏状γ′相。

CMSX-3单晶合金的微观组织研究

镍基单晶高温合金是重要的航空燃气轮机涡轮叶片材料。本文利用光学金相、SEMTEM等分析手段研究了采用定向凝固造晶法制造的CMSX－3单晶合金的微观组织。对其铸态组织与γ＇形态做了描述与分析。

单晶 Ni 基高温合金侧向约束条件下的凝固行为

研究了侧向约束条件下单晶 Ni 基高温合金的凝固行为及溶质再分配。实验结果表明:侧向约束条件对单晶 Ni 基高温合金的凝固组织、溶质偏析及溶质再分配均具有极为强烈的影响。侧向约束条件即试样断面变化对单晶 Ni 基高温合金凝固过程的影响,实质上是局部凝固工艺参数的影响。本文研究结果对实际单晶 Ni 基高温合金铸件凝固组织的控制和生产具有重要的指导意义。

固溶热处理对含碳镍基单晶高温合金AM3组织和偏析的影响

研究了不同固溶处理工艺对含0.045%(质量分数)碳的AM3镍基高温合金组织和元素偏析的影响。采用光学显微镜和扫描电镜对组织和γ'相进行了观察分析。采用电子探针对元素偏析进行了测试分析。结果显示,合金的初熔温度为1305℃,在对试样进行1305℃/6 h固溶处理前,对其先进行1300℃/3 h的均匀化处理可以减少初熔组织的出现,并能使得初熔温度提高约5℃。随着固溶温度的提高和固溶时间的延长,γ'相的体积分数和尺寸显著增大,元素Cr、Co、Mo、W和Al的偏析系数接近均值1。随着固溶时间的延长,初熔组织的出现阻碍了Ti的偏析。最佳的固溶处理工艺为1300℃/3 h+1305℃/6 h/空冷+1080℃/6 h+870℃/20 h/空冷。热处理后的AM3单晶高温合金枝晶组织完全消失,γ'相立方度更好,尺寸达到454 nm,并且体积分数为66.05%。元素Cr、Co、Mo、W、Al和Ti的偏析程度均有所降低。