雙組織高溫合金的中溫力學性能和損傷行為
發(fā)布時間：2021-11-25 09:50
K417G雙組織-雙性能整體葉盤,葉片為定向柱晶組織,具有優(yōu)異的高溫蠕變性能;盤體為細晶組織,具有較高的中溫疲勞性能。但在細晶盤體和柱晶葉片的交接位置不可避免會產生細晶-柱晶雙組織過渡區(qū)域,其性能直接影響整體葉盤的服役壽命。雙組織區(qū)域的工作溫度為600～800℃,承受應力狀態(tài)復雜,而且細晶和柱晶合金的熱等靜壓處理、固溶熱處理、強度和塑性等都存在很大差異。因此,本文的研究目的是優(yōu)化一種適用于細晶-柱晶雙組織合金的熱處理制度,并重點研究細晶-柱晶雙組織高溫合金中溫條件下的變形行為和損傷機制。本文采用掃描電子顯微鏡（SEM）、透射電子顯微鏡（TEM）、X射線層析掃描（XCT）和背散射電子衍射技術（EBSD）等手段研究熱處理對K417G細晶、粗晶和柱晶合金的顯微組織和持久性能的影響,研究細晶-柱晶雙組織合金中溫條件下的拉伸、蠕變和低周疲勞變形和損傷機理,得到以下結果:細晶、粗晶和柱晶合金經過熱等靜壓處理后,晶內γ’相均粗化長大,晶界形貌為彎曲狀。三種合金熱等靜壓后,經過1120℃低溫固溶熱處理,一次γ’相部分溶解,析出細小二次γ’相,γ,相尺寸呈雙峰分布,晶界形貌保持彎曲狀;三種合金熱等靜壓后...
【文章來源】：中國科學技術大學安徽省 211工程院校 985工程院校
【文章頁數】：155 頁
【學位級別】：博士
【部分圖文】：
高沮合金的發(fā)展歷程meFig.1.2DevelopmentofNi-basesuperalloys
ＴＭＳ１３８?５．８?２．８?２．９?６．１?５．６?５．８?－－?５?１．９Ｒｕ??ＰＷＡ１４８３?１２?９．０?１．９?３．８?５．０?３．６?４．２?－?０．００８Ｂ??ＣＭＳＸ－１１Ｂ?１３?７．０?０．５?５．０?５．０?３．６?４．２?－?Ｏ．ｌＮｂ??．３高溫合金整體葉盤制備技術??上世紀６０年代，美國率先通過傳統鑄造工藝制備出整體鑄造葉盤，并應用??小型航空發(fā)動機｜１（）｜。但盤體內部晶粒組織粗大、強度低，難以滿足先進航空??動機的使用需求。隨后為解決盤體強度不足等問題，發(fā)明了整體細晶鑄造技術???ｎ｜，如圖１．３所示。上世紀９０年代，為進一步提高整體葉盤的承溫能力，又研??出葉片為柱晶或者單晶組織、盤體為細晶組織的雙組織－雙性能整體葉盤１“１。??前，制備雙組織整體葉盤的方法主要有兩種：（１）固相連接制備技術，包括熱??靜壓擴散焊１５?ＩＭ７１和線性摩擦焊１４５４７１等；（２）整體鑄造技術，包括整體細晶鑄??１１３４８１和雙組織鑄造技術１１９＿?＃５（１１等。??
?第１章緒論???動力學法是指在合金凝固過程中通過施加振動和攪拌，細化晶粒尺寸。如美??國Ｈｏｗｍｅｔ公司｜Ｕ｜通過機械振動的方法（Ｇｒａｉｎｅｘ），細化晶粒尺寸，晶粒度等級??達到ＡＳＴＭ?０？２級，如圖１．４ｂ所示。在機械振動基礎上結合快速凝固（Ｍｉｃｒｏ－ｃａｓｔ）??｜１３５１１，可以進一步細化晶粒尺寸，使輪盤晶粒度等級達到ＡＳＴＭ?３？５級，如圖??Ｉ．４ｃ所示。近年來，國內航空材料研宄院、中國科學院金屬研宄所等單位相繼通??過旋轉振動鑄型的方法，制備出整體細晶葉盤其中Ｋ４１７Ｇ整體細晶鑄造??葉盤的晶粒組織形貌，如圖１．５所示。另外楊等人通過脈沖、旋轉磁場等電??磁攪拌方法，顯著細化了?Ｋ４１７Ｇ合金的晶粒尺寸。但由于磁場的肌膚效應，對??于密度高重量大的高溫合金鑄件而言，電磁攪拌的細晶效果可能會減弱。機械振??動方法，雖然顯著細化厚大高溫合金鑄件晶粒尺寸，但旋轉離心振動一定程度上??削弱了鋼液重力方向的補縮作用，容易在盤體內部形成顯微疏松。需要后續(xù)結合??熱等靜壓處理，閉合顯微疏松，提高鑄件內部冶金質量。??
【參考文獻】：
期刊論文
[1]晶粒細化對K417G高溫合金蠕變性能的影響[J]. 都貝寧,楊金俠,崔傳勇,孫曉峰. 金屬學報. 2014(11)
[2]HRS和LMC工藝對第三代鎳基單晶高溫合金DD33中顯微孔洞的影響[J]. 李相偉,王莉,劉心剛,王蘇程,樓瑯洪. 材料研究學報. 2014(09)
[3]高分辨透射X射線三維成像在材料科學中的應用[J]. 王紹鋼,王蘇程,張磊. 金屬學報. 2013(08)
[4]重型燃氣輪機定向結晶葉片的材料與制造工藝[J]. 張健,樓瑯洪,李輝. 中國材料進展. 2013(01)
[5]HRS和LMC工藝制備的兩種鎳基單晶高溫合金鑄態(tài)及固溶微孔的形成[J]. 石倩穎,李相輝,鄭運榮,謝光,張健,馮強. 金屬學報. 2012(10)
[6]熱處理工藝對一種新型鑄造鎳基高溫合金的組織和性能影響[J]. 楊金俠,李金國,王猛,王延輝,金濤,孫曉峰. 金屬學報. 2012(06)
[7]異種鎳基高溫合金熱等靜壓擴散連接性研究[J]. 賈建,陶宇,張義文. 鋼鐵研究學報. 2011(S2)
[8]FGH95-K418B雙合金熱等靜壓復合工藝研究[J]. 羅學軍,馬國君,王曉峰,田高峰,蓋其東,穆松林. 航空材料學報. 2011(04)
[9]高溫合金雙性能整體葉盤鑄造技術[J]. 湯鑫,曹臘梅,蓋其東,李愛蘭,張勇,劉發(fā)信. 航空材料學報. 2006(03)
[10]鎳基單晶高溫合金的發(fā)展[J]. 胡壯麒,劉麗榮,金濤,孫曉峰. 航空發(fā)動機. 2005(03)
本文編號：3517894
【文章來源】：中國科學技術大學安徽省 211工程院校 985工程院校
【文章頁數】：155 頁
【學位級別】：博士
【部分圖文】：
高沮合金的發(fā)展歷程meFig.1.2DevelopmentofNi-basesuperalloys
ＴＭＳ１３８?５．８?２．８?２．９?６．１?５．６?５．８?－－?５?１．９Ｒｕ??ＰＷＡ１４８３?１２?９．０?１．９?３．８?５．０?３．６?４．２?－?０．００８Ｂ??ＣＭＳＸ－１１Ｂ?１３?７．０?０．５?５．０?５．０?３．６?４．２?－?Ｏ．ｌＮｂ??．３高溫合金整體葉盤制備技術??上世紀６０年代，美國率先通過傳統鑄造工藝制備出整體鑄造葉盤，并應用??小型航空發(fā)動機｜１（）｜。但盤體內部晶粒組織粗大、強度低，難以滿足先進航空??動機的使用需求。隨后為解決盤體強度不足等問題，發(fā)明了整體細晶鑄造技術???ｎ｜，如圖１．３所示。上世紀９０年代，為進一步提高整體葉盤的承溫能力，又研??出葉片為柱晶或者單晶組織、盤體為細晶組織的雙組織－雙性能整體葉盤１“１。??前，制備雙組織整體葉盤的方法主要有兩種：（１）固相連接制備技術，包括熱??靜壓擴散焊１５?ＩＭ７１和線性摩擦焊１４５４７１等；（２）整體鑄造技術，包括整體細晶鑄??１１３４８１和雙組織鑄造技術１１９＿?＃５（１１等。??
?第１章緒論???動力學法是指在合金凝固過程中通過施加振動和攪拌，細化晶粒尺寸。如美??國Ｈｏｗｍｅｔ公司｜Ｕ｜通過機械振動的方法（Ｇｒａｉｎｅｘ），細化晶粒尺寸，晶粒度等級??達到ＡＳＴＭ?０？２級，如圖１．４ｂ所示。在機械振動基礎上結合快速凝固（Ｍｉｃｒｏ－ｃａｓｔ）??｜１３５１１，可以進一步細化晶粒尺寸，使輪盤晶粒度等級達到ＡＳＴＭ?３？５級，如圖??Ｉ．４ｃ所示。近年來，國內航空材料研宄院、中國科學院金屬研宄所等單位相繼通??過旋轉振動鑄型的方法，制備出整體細晶葉盤其中Ｋ４１７Ｇ整體細晶鑄造??葉盤的晶粒組織形貌，如圖１．５所示。另外楊等人通過脈沖、旋轉磁場等電??磁攪拌方法，顯著細化了?Ｋ４１７Ｇ合金的晶粒尺寸。但由于磁場的肌膚效應，對??于密度高重量大的高溫合金鑄件而言，電磁攪拌的細晶效果可能會減弱。機械振??動方法，雖然顯著細化厚大高溫合金鑄件晶粒尺寸，但旋轉離心振動一定程度上??削弱了鋼液重力方向的補縮作用，容易在盤體內部形成顯微疏松。需要后續(xù)結合??熱等靜壓處理，閉合顯微疏松，提高鑄件內部冶金質量。??
【參考文獻】：
期刊論文
[1]晶粒細化對K417G高溫合金蠕變性能的影響[J]. 都貝寧,楊金俠,崔傳勇,孫曉峰. 金屬學報. 2014(11)
[2]HRS和LMC工藝對第三代鎳基單晶高溫合金DD33中顯微孔洞的影響[J]. 李相偉,王莉,劉心剛,王蘇程,樓瑯洪. 材料研究學報. 2014(09)
[3]高分辨透射X射線三維成像在材料科學中的應用[J]. 王紹鋼,王蘇程,張磊. 金屬學報. 2013(08)
[4]重型燃氣輪機定向結晶葉片的材料與制造工藝[J]. 張健,樓瑯洪,李輝. 中國材料進展. 2013(01)
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[6]熱處理工藝對一種新型鑄造鎳基高溫合金的組織和性能影響[J]. 楊金俠,李金國,王猛,王延輝,金濤,孫曉峰. 金屬學報. 2012(06)
[7]異種鎳基高溫合金熱等靜壓擴散連接性研究[J]. 賈建,陶宇,張義文. 鋼鐵研究學報. 2011(S2)
[8]FGH95-K418B雙合金熱等靜壓復合工藝研究[J]. 羅學軍,馬國君,王曉峰,田高峰,蓋其東,穆松林. 航空材料學報. 2011(04)
[9]高溫合金雙性能整體葉盤鑄造技術[J]. 湯鑫,曹臘梅,蓋其東,李愛蘭,張勇,劉發(fā)信. 航空材料學報. 2006(03)
[10]鎳基單晶高溫合金的發(fā)展[J]. 胡壯麒,劉麗榮,金濤,孫曉峰. 航空發(fā)動機. 2005(03)
本文編號：3517894
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