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Ru对一种第四代镍基单晶高温合金组织和性能的影响

杨帅  
【摘要】:本文以DD22合金为基础,调整Ru含量为0wt.%,3wt.%,5wt.%,利用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、示差扫描量热分析(DSC)、能谱分析(EDS)及X射线衍射仪(XRD)等分析方法研究了合金的凝固行为、组织演化及力学性能,结果表明: 随合金中Ru含量的增加,一次枝晶间距呈递减趋势,枝晶间共晶含量减少,单个共晶尺寸减小;合金元素的偏析程度明显减轻,合金枝晶干、枝晶间的γ′相尺寸差减小。Ru的加入可提高合金的液相线温度,降低γ/γ′共晶溶解温度。 随合金中Ru含量的提高,γ′相尺寸逐渐减小,枝晶干、枝晶间的γ′相尺寸差减小;Ru的加入可造成“逆分配”效应的出现,即随Ru含量的提高,Re、W、Al、Ta等元素在γ相、γ′两相中的分配更加均匀;在980℃及1070℃的长期时效过程中,随Ru含量的提高,γ′粗化速度明显增加;Ru能够抑制长期时效过程中TCP相的形成,随着合金中Ru含量的提高,在980℃及1070℃的长期时效过程中析出TCP相的时间延迟,TCP相的尺寸及数量明显减小。 随着Ru含量的提高,合金在760℃,980℃条件下的屈服强度和抗拉强度均得到提高。Ru含量的增加能够显著提高合金的蠕变性能。850℃/650Mpa条件下,合金的变形机制为层错及位错切割γ′相,随Ru含量的提高,层错切割γ′相现象逐渐增多,此时Ru的强化作用主要表现为固溶强化;1100℃条件下,Ru含量的增加,可有效抑制TCP相的析出,显著改善合金组织稳定性,提高合金高温蠕变抗力,1100℃/130Mpa条件下,合金的变形机制为位错切割γ′相,Ru含量的提高可增大γ、γ′两相错配度,使变形过程中形成的位错间距逐渐减小,形成更加细密的位错网络。


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