發(fā)布時(shí)間：2021-12-11 03:32

　　鎳基單晶高溫合金以其優(yōu)異的高溫性能以及組織穩(wěn)定性,被廣泛用做先進(jìn)航空發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪葉片的首選材料,其研發(fā)與制造水平是衡量國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展和國(guó)防安全的國(guó)家核心競(jìng)爭(zhēng)力的重要體現(xiàn)。我國(guó)長(zhǎng)期依靠經(jīng)驗(yàn)積累和循環(huán)試錯(cuò)的研發(fā)模式,往往導(dǎo)致周期較長(zhǎng)且成本較高,近年來(lái)提出的“材料基因組計(jì)劃”,基于對(duì)大量材料樣品進(jìn)行不同尺度下多種參數(shù)的高通量表征,建立材料數(shù)據(jù)庫(kù),不僅能夠?yàn)椴牧闲阅芘c結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)庫(kù)提供數(shù)字化數(shù)據(jù),而且還能夠驗(yàn)證所用理論與模型的正確性,縮短新材料研發(fā)周期。因此,研究新型單晶高溫合金的組織結(jié)構(gòu)定量表征方法以及成分、組織結(jié)構(gòu)、性能相關(guān)關(guān)系,不僅能夠?yàn)楣に嚭蛻?yīng)用研究奠定基礎(chǔ),還可以為建立豐富的材料數(shù)據(jù)庫(kù)提供數(shù)據(jù)支撐。本文采用金相顯微鏡、掃描電鏡（SEM）、電子探針（EPMA）、納米壓痕儀以及持久試驗(yàn)機(jī)等設(shè)備,通過(guò)定量金相表征技術(shù)表征γ′相、γ基體、碳化物以及（γ+γ′）共晶的組織參數(shù),結(jié)合材料成分分布以及宏、微觀力學(xué)性能,研究了熱處理、W元素對(duì)單晶高溫合金成分、組織及性能演變規(guī)律的影響,并初步建立了單晶高溫合金枝晶的三維重構(gòu)方法,結(jié)果表明:1)熱處理有效降低了合金的枝晶偏析,對(duì)Hf、Ta、W元素影響最大,偏析... 

【文章來(lái)源】：中北大學(xué)山西省

【文章頁(yè)數(shù)】：91 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

某航空發(fā)動(dòng)機(jī)各部件使用材料示意圖

中北大學(xué)學(xué)位論文速發(fā)展階段，但隨后在實(shí)際使用中發(fā)現(xiàn)，在向心力的作用下，橫向晶界往往產(chǎn)中，導(dǎo)致裂紋萌生和擴(kuò)展，因此發(fā)展出消除這種橫向晶界的定向凝固高溫合金 60 年代中期，單晶高溫合金伴隨著定向凝固高溫合金幾乎同時(shí)誕生，現(xiàn)已發(fā)代（日本聲稱已研制出第六代）。在研制的第一代單晶合金中去掉了晶界強(qiáng)化B、Zr、Hf，同時(shí)不含 Re，第二代和第三代單晶合金分別以含 3%和 6%Re 為主四代和第五代又加入 Ru或者其他Pt 族元素。單晶高溫合金以使用溫度劃分代使用溫度提高了約 25℃[4]，圖 1.3 顯示了不同鑄造高溫合金承溫能力。鎳基單晶高溫合金在高溫下優(yōu)異的力學(xué)性能和組織穩(wěn)定性得益于其成分和顯研究合金不同狀態(tài)下的微觀結(jié)構(gòu)演變，了解演變規(guī)律，可以深入研究合金的強(qiáng)有助于進(jìn)一步提升合金的性能。因此，有必要對(duì)合金微觀結(jié)構(gòu)、成分以及與性關(guān)系進(jìn)行研究。

圖 1.3 高溫合金承溫能力對(duì)比[6]基單晶高溫合金特點(diǎn) 鎳基單晶高溫合金的成分組成鎳基高溫合金具有高度合金化，構(gòu)成元素在元素周期表中的分布呈一定規(guī) 所示。這些合金元素通�？梢苑譃槿悾旱谝活悶楣倘軓�(qiáng)化元素，主要為的第Ⅴ族、第Ⅵ族、第Ⅷ族元素，如 Fe、Co、Cr、Mo、W、V 等。它們 γ 相中，這些元素的原子半徑與 Ni 較為接近；第二類為沉淀強(qiáng)化元素，、第Ⅳ族、第Ⅴ族元素，如 Al、Ti、Nb、Ta 等。它們具有較大的原子半徑相的形成；第三類為晶界強(qiáng)化元素，主要為第Ⅱ族、第Ⅲ族、第Ⅳ族元素，r 及稀土元素等。它們的原子半徑與 Ni 相差較大，傾向于聚集在 γ 相邊界。


本文編號(hào)：3533935