鎳基單晶高溫合金是一種重要的結(jié)構(gòu)材料,廣泛應(yīng)用于航空發(fā)動機(jī)熱端部件制造,尤其是渦輪葉片。單晶高溫合金盡管采用先進(jìn)的制備工藝和熱處理工藝,消除了晶界,高溫性能大幅提高,但是高溫合金中仍存在不同程度的顯微疏松、固溶微孔缺陷。微觀孔洞使得基體的連續(xù)性遭到破壞,在加載過程中,很容易造成應(yīng)力集中,會對高溫合金的力學(xué)性能和使用壽命產(chǎn)生嚴(yán)重危害。因此急需開展單晶合金中微觀孔洞的形成機(jī)理及控制方法研究,為實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)單晶高溫合金葉片制備進(jìn)行技術(shù)儲備。本課題以我國自主研發(fā)的一種含2%Re的第二代單晶高溫合金為研究對象,運(yùn)用快速凝固法制備單晶高溫合金試棒,研究抽拉速率對單晶凝固組織的影響規(guī)律,抽拉速率選了三種,分別為30μm/s、80μm/s和150μm/s。隨后進(jìn)行高溫固溶,研究固溶溫度、時(shí)間對固溶微孔及合金元素偏析的影響規(guī)律。接著開展標(biāo)準(zhǔn)熱處理及長期時(shí)效,研究長期時(shí)效溫度對組織穩(wěn)定性的影響。最后進(jìn)行熱等靜壓,高溫低周疲勞,分析熱處理、等靜壓制度對合金組織尤其是疲勞性能的影響規(guī)律,力圖為該合金的應(yīng)用提供技術(shù)支持。主要結(jié)論如下:（1）隨著抽拉速度增加,一、二次枝晶間距減小,顯微疏松先降低后升高,共晶含量增加,... 

【文章來源】：上海交通大學(xué)上海市 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

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【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

高溫合金在工業(yè)中的主要應(yīng)用[6]

露齲?芄輝誚細(xì)呶露確段Ы?泄倘芎褪斃Т?恚?其高溫強(qiáng)度比等軸晶和定向柱晶高溫合金大幅度提高，大幅提高了材料的高溫力學(xué)性能，為現(xiàn)代先進(jìn)航空發(fā)動機(jī)和燃?xì)廨啓C(jī)工業(yè)奠定了基矗近些年來，科研工作者也在積極尋找鎳基高溫合金的替代材料，如定向共晶合金、先進(jìn)陶瓷材料、金屬間化合物等[8-10]，但是，往往因某些致命缺陷遲遲難以工業(yè)應(yīng)用。在尋求到性能更為先進(jìn)和更為可靠的熱端材料之前，單晶高溫合金因其卓越的綜合性能，在今后相當(dāng)長一段時(shí)期內(nèi)仍將是航空發(fā)動機(jī)的核心材料[11]。高溫合金的發(fā)展歷程如圖1.2所示[12]。圖1-2高溫合金的發(fā)展歷程Fig.1-2Thedevelopmentofsuperalloys

第一章緒論6隨著單晶高溫合金朝著高代次發(fā)展，TCP相形成的趨勢增強(qiáng)，主要是由于Re元素的存在加快了TCP相的形成動力學(xué)。TCP相的形成主要受電子因素控制，因此，可以通過計(jì)算合金中的電子空位數(shù)NV值來預(yù)測TCP相的形成碳化物相：主要包括MC、M6C、M23C6、M7C3，這里的M代表金屬原子，如Ti、Ta、Nb、W、V、Mo、Hf等。MC碳化物一般高溫下從液相中析出，常常出現(xiàn)在枝晶間，一次MC的形態(tài)主要分為八面體狀、漢字狀和結(jié)節(jié)狀等，與基體沒有確定的取向關(guān)系。M23C6屬于復(fù)雜面心立方結(jié)構(gòu)，每個(gè)單胞中含有116個(gè)原子，其中金屬原子92個(gè)，碳原子24個(gè)。主要形成于后續(xù)熱處理或長期服役過程中亞穩(wěn)MC碳化物的分解，尤其是在富Cr的合金中。M6C具有復(fù)雜面心立方結(jié)構(gòu)，單胞內(nèi)有96個(gè)金屬原子和16個(gè)碳原子，成分變化范圍較寬。圖1-3MC型碳化物形貌[12]Fig.1-3MorphologyofMCtypecarbide單晶高溫合金主要合金元素的作用[6]：Co：主要固溶于γ相，降低基體的堆垛層錯(cuò)能，使得擴(kuò)展位錯(cuò)運(yùn)動困難，難以收縮為全位錯(cuò)，使交滑移變得困難，提高了合金的強(qiáng)度。另外，Co的加入還能夠提高Cr、W、Mo等元素在基體中的溶解度，增強(qiáng)固溶強(qiáng)化作用[19]。Cr：主要進(jìn)入γ相，使得γ相發(fā)生晶格畸變，產(chǎn)生彈性應(yīng)力場強(qiáng)化，提高固溶強(qiáng)度，而且還能降低堆垛層錯(cuò)能，提升持久強(qiáng)度。Cr還有一個(gè)非常重要的作用就是形成致密的富有低陽離子空位的Cr2O3氧化物薄膜，提高合金的抗氧化及耐腐蝕性能。但含量過多會導(dǎo)致TCP相的出現(xiàn)[20]。Mo：大多固溶于γ基體中，原子半徑較大，引起晶格畸變，使得屈服強(qiáng)度增加[21]。與Cr相似，過量的添加會引起TCP相的形成，降低高溫強(qiáng)度。高溫下，

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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