為了提高航空發(fā)動機的效率,航空發(fā)動機渦輪前進口溫度不斷增加,其關(guān)鍵熱端零部件渦輪盤的服役溫度也不斷增大。目前廣泛使用的渦輪盤合金為γ’-Ni3（Al,Ti）相強化的鎳基變形高溫合金,為了提高其高溫使用性能,加入了大量合金化元素,這使得合金的熱加工性能急劇下降,使用溫度限制在750℃以下,已無法滿足下一代渦輪盤材料的要求。新型γ’-Co3（Al,W）強化的Co-Al-W基高溫合金由于具有更小的凝固偏析傾向,更大的熱加工窗口,有潛力的高溫強度被視為下一代的渦輪盤用變形高溫合金。目前此合金存在組元簡單,比重較大,γ’的穩(wěn)定性不足,合金元素搭配不合理導(dǎo)致有害相析出等問題,限制了該合金的應(yīng)用。本工作利用CALPHAD方法,通過預(yù)測合金成分及熱處理制度對合金相組成的影響,設(shè)計并優(yōu)化合金的成分,利用相轉(zhuǎn)變規(guī)律指導(dǎo)合金制備及熱變形性能研究。得到了如下結(jié)果:（1）初步確定了低W高Ta、Ti合金的成分范圍Co-9Al-（3～5）W-（15～30）Ni-（2～3）Ta-（3～5）Ti（at.%）,利用Pandat計算軟件及鈷基高溫合金熱力學(xué)數(shù)據(jù)庫,計算了 W、N i、Ta及Ti對平衡相析出行為的影響,結(jié)果表... 

【文章來源】：北京有色金屬研究總院北京市

【文章頁數(shù)】：68 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖２．１鎳基變形高溫合金的熱加工窗口隨Ａｌ＋Ｔｉ含量的變化關(guān)系［２（）］??４??

的研宄者均在這方面展開了工作，先后在不同的Ｃｏ－Ｘ體系發(fā)現(xiàn)??了?Ｌｌ２結(jié)構(gòu)的Ｃｏ３Ｔｉ［２４－２５＿?Ｃ〇３Ｔａ［２Ｍ７］。但進一步地研宄表明，Ｃ〇３Ｔｉ和Ｃｏ３Ｔａ的高溫??穩(wěn)定性不足，無法在超過８００°Ｃ的情況下長期存在。??直到２００６年，Ｓａｔｏ等人在Ｃｏ－Ａｌ－Ｗ體系中時發(fā)現(xiàn)了?９９０°Ｃ穩(wěn)定存在的與Ｎｉ基高??溫合金中相似的具有Ｌｌ２結(jié)構(gòu)的Ｙ＇－Ｃｏ３（Ａ１，Ｗ）相，其認為是Ｗ的加入進一步穩(wěn)定了??Ｃｏ３Ａ１，其穩(wěn)定存在的溫度也遠遠高于ｆ－Ｃｏ３Ｔｉ和Ｃ〇３Ｔａｈ其組織如圖２．２所示。這??種簡單組元合金的固液相線溫度也遠遠高于鎳高溫合金，可能是由于目前的合金組元??較為簡單，簡單組元下的Ｙ＇固溶溫度較低，在９００ＸＭ１０（ｒＣ之間，但是丫＇的體積分數(shù)??往往達到６０－７５％，合金的熱加工窗口達到１５０°Ｃ－３００°Ｃ左右，因此新型Ｃｏ－Ａｌ－Ｗ合??金非常適合鍛造。此外，其固液相溫度區(qū)間較小，這使得合金在熔煉過程中具有更小??的偏析傾向。Ｙａｏ等通過理論計算證明了／－Ｃ〇３（Ａｌ，Ｗ）的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性［２８］，彈性模量大??于很多同類型的７＇相［２８＿３１］。研宄者們對三元或者四元合金的高溫強度及蠕變強度的研??究表明，這種簡單組元的高溫強度［７，８］和蠕變強度［６，９］與復(fù)雜組元的鎳基高溫合金相當(dāng)，??在高溫強度方面的提升方面也顯示出良好的潛力。??上述研究表明，Ｃｏ－Ａｌ－Ｗ合金由于具有較寬的熱加工窗口及具有潛力的高溫強度，??有希望實現(xiàn)高溫強度和可加工性能的平衡。??國??圖２．２?Ｃｏ－Ａｌ－Ｗ三元合金的透射電鏡照片及該區(qū)域的電子衍射斑［３】??２．２．１?Ｃｏ－Ａｌ－Ｗ合金的相組成??目前Ｃｏ－Ａ

?２文獻綜述???相穩(wěn)定性，作出了?Ｃｏ－Ａｌ－Ｗ體系富鈷端在９００°Ｃ下的等溫截面，圖２．３標(biāo)出了穩(wěn)定相??和亞穩(wěn)相的邊界。Ｘｕｅ等［３３］在９００°Ｃ下對ＣＯ－９Ａ１－１０Ｗ合金進行了?５０ｈ－３００ｈ的時效處??理，ｙ＇的體積分數(shù)沒有明顯的下降，這說明／是穩(wěn)定的。Ｋｏｂａｙａｓｈｉ等［１２，３４］和Ｌａｓｓ等［３５］??對Ｃｏ－Ａｌ－Ｗ三元合金在９００°Ｃ下進行長時間（２０００ｈ以上）退火后發(fā)現(xiàn)，富鈷端最終??呈現(xiàn)Ｙ－Ｃｏ、（３－ＣｏＡｌ、５ｃ－Ｃｏ３Ｗ三相平衡，這說明／相是亞穩(wěn)定相。??Ｌａｓｓ等［３６］又對９５０°Ｃ及１０００°Ｃ的合金的相組成及穩(wěn)定性進行研宄發(fā)現(xiàn)，１０００°Ｃ??下的等溫截面與Ｓａｔｏ等相吻合，富鈷端只存在丫－Ｃｏ、ｐ－ＣｏＡｌ、ｘ＿Ｃ〇３Ｗ三相平衡。??Ｌａｓｓ等［３６］又對７５０°Ｃ及８５０°Ｃ合金的組成相及穩(wěn)定性進行了研宄，發(fā)現(xiàn)ｆ相更快??的溶解，最終變?yōu)椋伲茫�、ｐ－ＣｏＡｌ、Ｚ－Ｃｏ３Ｗ三相平衡。Ｗｅｒｔｚ［３７＾Ｃｏ－９Ａｌ－９Ｗ及幾種??不同Ｗ：?Ａ１的三元合金在８５０°Ｃ下進行了?５０００ｈ的時效處理，合金的相組成為ＦＣＣ?＋??ＬＩ２?＋?ＤＯ１９，沒有發(fā)現(xiàn)Ｂ２的存在，這與Ｌａｓｓ等人的結(jié)果相反，同時，力口入一定的Ｎｉ??元素后，Ｃｏ－９Ａｌ－９Ｗ合金中的ＤＯ１９相大幅下降，Ｌｈ相上升，低Ｗ：?Ａ１合金中ＤＯ１９??相消失，完全由ＦＣＣ?＋?Ｌ１２兩相組成。??Ｔ＝１１７３?Ｋ．?４０／／＇＇＾（Ｂ２）??／?—?ｓｔａｂｌｅ??／?／ＩＩ?＼???ｍｅｔａｓｔａｂｌｅ??處??／?／、，?Ｃ?ｒ￣ＸＭ（Ｄ８ｓ）??Ｃｏ?１０?２０?３０?４０??

【參考文獻】：
期刊論文
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碩士論文
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[2]新型Ni-Co基變形高溫合金的成分設(shè)計與組織性能關(guān)系[D]. 王衣.上海交通大學(xué) 2010



本文編號：2931422