一种镍基单晶高温合金显微组织及力学性能的研究

【摘要】：本文采用扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)等分析手段,研究了一种镍基单晶高温合金的力学性能及变形机制。 铸态合金为典型的枝晶结构。热处理后,γ′相具有规则的立方体形态。合金的屈服和抗拉强度随温度的变化规律基本相同。屈服和抗拉强度在500℃时达到最小值,在800℃达到最大值。随温度的变化塑性的变化趋势与强度的正好相反。低温下合金的变形方式为单根位错剪切γ′相；高温下为位错绕过γ′相；中温下表现为从剪切到绕过的转变。室温和中温下合金均为纯剪切断裂；高温下合金表现为微孔聚集型断裂。 在800℃条件下,持久过程中γ′相形貌基本保持不变。温度高于800℃时,γ′相发生定向粗化。温度达到980℃时,γ′相形成完整的筏型结构。中温下(800℃)合金表现为纯剪切和微孔聚集混合型断裂,在高温下(980℃)为明显的微孔聚集型断裂。在800℃/850MPa,800℃/1050MPa条件下,持久变形机制依次表现为层错及位错对剪切γ′相；在980℃/250MPa,980℃/320MPa条件下,持久变形机制表现为Orowan机制,在980℃/400MPa条件下,持久变形机制表现为位错攀移。 合金的蠕变曲线表现出强烈的应力依赖性。在1010℃、235MPa及248MPa条件下,蠕变曲线呈现出明显的蠕变稳态和加速阶段；在1010℃/340MPa条件下,蠕变曲线只呈现明显的蠕变加速阶段。 长期时效对镍基单晶高温合金显微组织及持久性能的影响表现为：800℃时效1000小时后,γ′仍保持立方体形态；980℃时效1000小时、1010℃时效500小时后,γ′逐渐连接形筏。980℃时效500小时、1010℃时效100小时后,μ相以针状和颗粒状形态逐渐析出,980℃时随时效时间延长,μ相逐渐增加,1010℃时随时效时间延长,μ相先增加后减少。800℃长期时效后合金的持久寿命变化不大,980,1010℃时随时效温度升高和时效时间的延长,合金的持久寿命递减。