鎳基單晶高溫合金是一種重要的結構材料,廣泛應用于航空發(fā)動機熱端部件制造,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,很容易造成應力集中,會對高溫合金的力學性能和使用壽命產(chǎn)生嚴重危害。因此急需開展單晶合金中微觀孔洞的形成機理及控制方法研究,為實現(xiàn)優(yōu)質單晶高溫合金葉片制備進行技術儲備。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。隨后進行高溫固溶,研究固溶溫度、時間對固溶微孔及合金元素偏析的影響規(guī)律。接著開展標準熱處理及長期時效,研究長期時效溫度對組織穩(wěn)定性的影響。最后進行熱等靜壓,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,力圖為該合金的應用提供技術支持。主要結論如下:（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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【學位級別】：碩士

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高溫合金在工業(yè)中的主要應用[6]

露齲?芄輝誚細呶露確段Ы?泄倘芎褪斃Т?恚?其高溫強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性能，為現(xiàn)代先進航空發(fā)動機和燃氣輪機工業(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)應用。在尋求到性能更為先進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，在今后相當長一段時期內仍將是航空發(fā)動機的核心材料[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，主要是由于Re元素的存在加快了TCP相的形成動力學。TCP相的形成主要受電子因素控制，因此，可以通過計算合金中的電子空位數(shù)NV值來預測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、漢字狀和結節(jié)狀等，與基體沒有確定的取向關系。M23C6屬于復雜面心立方結構，每個單胞中含有116個原子，其中金屬原子92個，碳原子24個。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具有復雜面心立方結構，單胞內有96個金屬原子和16個碳原子，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能，使得擴展位錯運動困難，難以收縮為全位錯，使交滑移變得困難，提高了合金的強度。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，增強固溶強化作用[19]。Cr：主要進入γ相，使得γ相發(fā)生晶格畸變，產(chǎn)生彈性應力場強化，提高固溶強度，而且還能降低堆垛層錯能，提升持久強度。Cr還有一個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，降低高溫強度。高溫下，

【參考文獻】：
期刊論文
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