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低成本第三代单晶高温合金的组织与性能

白雪峰  
【摘要】:本文研究了DD90单晶高温合金的组织演化、力学性能及其关系。主要内容包括:铸态和热处理态的组织,不同温度和应力条件下的持久性能,长期时效过程中组织演化,实验结果表明: 铸态合金的组织形貌呈枝晶状,合金中存在着化学成分偏析,枝晶间富Al、Ta,枝晶干富Re、W等元素。合金中存在大量价γ/γ′共晶组织,呈花瓣状,字体状等形貌。 用金相法测得单晶合金的初熔温度为1320℃。通过比较几种固溶工艺后合金组织,确定合金的固溶工艺为:1310℃/8h+1315℃/16h+1320℃/24h,AC。热处理对DD90合金的组织和持久性能都有明显的影响。随一次时效温度的增加,γ′相平均尺寸,立方度变大。合金经1310℃/8h+1315℃/16h+1320℃/245,AC+1180℃/4h,AC+870℃/24h,AC。处理后获得尺寸合适,且规则分布的γ′相,确定该热处理工艺为合金标准热处理工艺。 时效温度、时间和冷却方式对合金的γ′相形态都有影响。在高于1200℃时效空冷条件下,在合金基体通道中析出细小的二次γ′相。提高时效温度,能使二次γ′相尺寸增大数量增加。而在冷却条件为炉冷的条件下,合金基体内没有发现二次γ′相析出。将经标准热处理后的合金在不同的持久实验条件下进行持久性能测试,并做出Larson-Miller曲线与典型第二代单晶高温合金CMSX-4作比较。实验结果表明:合金持久性能高于CMSX-4。在合金长期时效过程中,900℃时γ′相尺寸随时效时间延长而增加,1000h以前γ′相基本呈立方状;1000℃时,γ′相长大速率较900℃快,500h后γ′相开始连接,形筏。在两种条件下,合金组织形貌中均未发现TCP相析出,说明DD90合金具有较好的组织稳定性。


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