鎳基單晶高溫合金由于其較高的承溫能力與優(yōu)越的力學(xué)性能,被廣泛應(yīng)用于航空發(fā)動機(jī)與燃?xì)廨啓C(jī)的關(guān)鍵熱端部件。其成分變化的顯著特點(diǎn)是難熔元素含量的提高,同時提高了合金的承溫能力與高溫力學(xué)性能,但難熔元素的添加使合金出現(xiàn)組織穩(wěn)定性差、合金密度增大以及成本升高等問題,嚴(yán)重制約了鎳基單晶高溫合金在工業(yè)中的應(yīng)用。為了充分發(fā)揮現(xiàn)有成分體系高溫合金的性能潛力,本論文探究了不同固溶處理工藝對第一代單晶高溫合金AM3組織的影響。通過調(diào)整固溶處理方式及參數(shù),研究了固溶處理工藝對合金枝晶組織、γ’相、共晶組織、碳化物以及元素偏析的影響,得到以下主要結(jié)論:（1）碳含量為0.045wt.%的合金經(jīng)過逐步固溶熱處理后枝晶組織顯著減少甚至消失,共晶組織也明顯減少。均勻化處理有助于Al、Ti、Ta元素的充分?jǐn)U散,提高了合金的初熔溫度,但多步均勻化處理對合金初熔溫度的提高作用有限。（2）在逐步固溶處理過程中,隨著固溶溫度的升高與固溶時間的延長,碳含量為0.045wt.%的合金中的Co、Mo、Cr、W、Al元素偏析明顯降低,但熱處理后形成的初熔組織使合金中Ti元素的偏析比與固溶時間未呈現(xiàn)規(guī)律性變化。經(jīng)過斜坡固溶處理后合金殘余枝... 

【文章來源】：西安科技大學(xué)陜西省

【文章頁數(shù)】：86 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

鎳基高溫合金中合金元素的分類:黃色，藍(lán)色，紅色和綠色圓圈分別代表基體元素，抗氧化元素，機(jī)械強(qiáng)化元素和長期穩(wěn)定性元素[7]

物是中等或高Cr含量鎳基高溫合金在低溫加工或760℃以上溫度范圍內(nèi)長期時效形成的，亦具有面心立方結(jié)構(gòu)。碳化物可通過合適的熱處理工藝進(jìn)行消除，分解主要有兩種形式：MC+γ→M23C6+γ"和MC+γ→M6C+γ"。（5）TCP相：TCP相的析出會消耗Cr、Mo、W、Re元素，從而降低其對γ基體的增強(qiáng)作用。TCP相還是微裂紋的主要形核部位，對高溫合金的抗蠕變性能有不利影響。1.2單晶高溫合金的制備工藝1.2.1定向凝固技術(shù)的發(fā)展定向凝固技術(shù)是在金屬晶體與金屬熔體中建立特定方向的溫度梯度，從而使熔體沿與熱流相反的方向凝固，其原理如圖1-2所示。圖1-2定向凝固技術(shù)原理[21]Fig.1-2Schematicdiagramofdirectionalsolidificationtechnique[21]定向凝固技術(shù)的發(fā)展主要包括發(fā)熱劑法（EP）、功率降低法（PD）、高速凝固法（HRS）以及液態(tài)金屬冷卻法（LMC）。發(fā)熱劑法（EP）是第一種定向凝固技術(shù)，其原理是將合金加熱到一定溫度后快速放入激冷板上并立即澆鑄，冒口上方覆蓋有發(fā)熱劑，激冷板下通過噴水進(jìn)行冷卻，從而在金屬熔體與金屬晶體中建立一個自下而上的溫度梯度，實(shí)現(xiàn)單向凝固[22]。功率降低法（PD）是以發(fā)熱劑法為標(biāo)準(zhǔn)，把金屬熔體置于保溫爐內(nèi)，保溫爐是分段加熱的，其底部采用水冷激冷板，通過自下而上逐段關(guān)閉加熱器的方法使金屬達(dá)到自下而上逐漸凝固的目的[22]。高速凝固法（HRS）的原理是鑄型加熱器始終加熱，在凝固過程中，鑄件與加熱器之間產(chǎn)生相對位移而實(shí)現(xiàn)定向凝固，在熱區(qū)底部使用輻射擋板與水冷套，可以有效提高溫度梯度（如圖1-3a）。熱量的導(dǎo)出主要依靠已凝固部分的熱傳導(dǎo)以及模殼向水冷爐壁的輻射散熱，隨著凝固過程的進(jìn)行，水冷底板的作用逐漸減小，導(dǎo)致溫度梯度

1緒論5逐漸降低[23]。液態(tài)金屬冷卻法（LMC）是在高速凝固法基礎(chǔ)上使鑄件通過模殼逐漸進(jìn)入低熔點(diǎn)的冷卻液中實(shí)現(xiàn)冷卻，最主要的傳熱方式是模殼表面的熱傳導(dǎo)與熱對流，可以顯著降低鑄件已凝固部分的溫度，從而實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的高溫度梯度[24]（如圖1-3b）。定向凝固技術(shù)從發(fā)熱劑法（EP）到液態(tài)金屬冷卻法（LMC）的發(fā)展過程中，通過一步步的改進(jìn)，顯著提高了溫度梯度，制備出組織更均勻，缺陷更少，性能更加優(yōu)異的柱狀晶與單晶。圖1-3定向凝固裝置示意圖[25]Fig.1-3Directionalsolidificationprocesses:(a)HRSprocess;(b)LMCprocess[25]1.2.2單晶高溫合金的制備技術(shù)在單晶高溫合金的制備技術(shù)中，根據(jù)單晶的生成方式不同，主要分為籽晶法與選晶法。（1）籽晶法：籽晶法是指在模殼底部安裝與所要鑄造的單晶具有相同材料的籽晶，將液態(tài)金屬澆入后籽晶部分發(fā)生熔化，控制固液界面前沿液體中的溫度梯度與晶體生長速度，晶體就會沿著與籽晶相同的取向生長獲得單晶，圖1-4為從單晶切割出的籽晶示意圖。籽晶法的原理是利用結(jié)構(gòu)相似性，在金屬液形核長大時，原子面的堆垛成為籽晶原子面堆垛的一種延續(xù)[26]。圖1-4從單晶切割出的籽晶示意圖[27]Fig.1-4Schematicdiagramoftheseedcrystalcutfromthesinglecrystal[27]

【參考文獻(xiàn)】：
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博士論文
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碩士論文
[1]微量元素B在鎳基單晶高溫合金中作用的研究[D]. 張洋.西安科技大學(xué) 2018
[2]一種含C鎳基單晶高溫合金的熱處理工藝研究[D]. 翟婭楠.西安科技大學(xué) 2017
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