單晶高溫合金組織退化及其對持久性能的影響
發(fā)布時間:2021-07-07 09:09
本文采用掃描電鏡(SEM)、透射電鏡(TEM)、電子探針(EPMA)等分析手段對第二代單晶高溫合金中拓?fù)涿芏眩═CP)相的析出行為及其對合金性能的影響、二次反應(yīng)區(qū)(SRZ)等組織的形成進(jìn)行了系統(tǒng)的研究。分析了熱處理制度、高溫時效處理對TCP相析出的影響,研究了涂覆NiCrAlYSi涂層的合金中SRZ等組織的形成機(jī)制以及合金元素Ta的影響,同時還研究了 TCP相對合金不同條件持久、蠕變性能的影響,研究結(jié)果表明:900℃長期熱暴露后,含2Re(wt.%)的鑄態(tài)合金枝晶干無TCP相析出,枝晶間析出大量的σ相,并且優(yōu)先在粗大γ/γ’共晶周圍析出。枝晶干無TCP相析出主要是由于γ相體積分?jǐn)?shù)較高,可以容納更多的W、Re等難熔元素,而枝晶間大量σ相析出主要是由于γ/γ’共晶前沿Ti、Cr元素的富集。低溫短時熱處理(1260℃/1h)后,合金在枝晶干中心和枝晶間均無TCP相析出,而在二次枝晶臂有少量的μ相析出。不完全熱處理(1270℃/4h)和完全熱處理(1280℃/4h)后,合金均在枝晶干析出了μ相,枝晶間無TCP相析出。其中,完全熱處理態(tài)合金析出的μ相體積分?jǐn)?shù)更高。這是由于隨著熱處理溫度提高和熱處...
【文章來源】:中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)安徽省 211工程院校 985工程院校
【文章頁數(shù)】:136 頁
【學(xué)位級別】:博士
【部分圖文】:
圖1-1?Rolls-Royce公司民用航空發(fā)動機(jī)渦輪進(jìn)口溫度(TET)的演變[7】??Fig.?1-1?Evolution?of?the?turbine?entry?temperature?(TET)?capability?of?Rolls-Royce^?civil??
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???Mo等),各種元素在y相中溶解度不同。其中Cr、Co、W、Mo和Re等元素溶??解度較大,而Ti、Ta、A1等元素溶解度較校由于Y相包含各種固溶元素,Y??相的點(diǎn)陣常數(shù)a變化范圍較大,一般在0.352 ̄0.362nm之間。??Q???-Q??V?Disordered,?FCC?Ordered,?LI2????T^^nr#?#Ni??KJ?!?Ni(Co,Cr,Mo,?/W?!?/"S??W,Re,Ru)?CY^JWyKj?〇AI,Ti??(a)?(b)??圖1-5?y相(a)與,相(b)的晶體結(jié)構(gòu)HI??Fig.?1-5?The?crystal?structures?of?y?(a)?and?(b)?phases*1*??1.3.2幾何密排相??幾何密排相(Geometrical?Close-packed?Phase,GCP相)是由緊密排列的原??子面按不同堆垛順序依次堆垛而成,具有密排有序結(jié)構(gòu)。根據(jù)密排面和堆垛順序,??GCP相又分為多種類型。鎳基單晶高溫合金中的GCP相有Ll2型有序y相(NbAl)、??密排六方有序ri-NbTi相、正交有序S-Ni3Nb相和卩-NiAl相等。其中,丫'相(Ni3Al)??最為常見。??Y'相具有Cu3Au型的Ll2面心立方有序結(jié)構(gòu),是鎳基高溫合金的主要強(qiáng)化相。??如圖l-5(b)所示為丫'相的晶體結(jié)構(gòu):其中Ni原子占據(jù)晶胞的6個面心位置,A1??原子占據(jù)晶胞的8個頂角位置。Y相的點(diǎn)陣常數(shù)a變化范圍較大,一般在??0.356nm?0.361nm之間。由于丫'相與Y相同樣具有FCC超結(jié)構(gòu),并且晶格常數(shù)相??近,丫’相與Y相保持共格關(guān)系,但存在一定的錯配度,
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]W對第三代鎳基單晶高溫合金組織穩(wěn)定性的影響[J]. 王博,張軍,潘雪嬌,黃太文,劉林,傅恒志. 金屬學(xué)報(bào). 2017(03)
[2]μ相的形成及其對力學(xué)性能的影響[J]. 蔡玉林,鄭運(yùn)榮. 金屬學(xué)報(bào). 1982(01)
[3]W和Co對Ni-20Cr基合金高溫蠕變行為的影響[J]. 楊枏森,魏育環(huán),傅宏鎮(zhèn),李文高,唐榮德. 金屬學(xué)報(bào). 1981(01)
博士論文
[1]一種第三代鎳基單晶高溫合金蠕變各向異性的研究[D]. 李一飛.中國科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2019
本文編號:3269359
【文章來源】:中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)安徽省 211工程院校 985工程院校
【文章頁數(shù)】:136 頁
【學(xué)位級別】:博士
【部分圖文】:
圖1-1?Rolls-Royce公司民用航空發(fā)動機(jī)渦輪進(jìn)口溫度(TET)的演變[7】??Fig.?1-1?Evolution?of?the?turbine?entry?temperature?(TET)?capability?of?Rolls-Royce^?civil??
?>eJ<^°N,05?st??■*"?^/*/Wii?p?loy??〇?9C?〇?O?Wrought??£?800?-?^?OConveiitiond"ycasf??f?rN,〇A?AD.rectional.ysol.dlf.ed??〇??OSingle?crystal??Qu?ww¥〇??E??700*?*????1?1?i?i?i??1940?1950?1960?1970?1980?1990?2000?2010??Year??圖1-2髙溫合金的發(fā)展歷程rn??Fig.?1-2?History?of?the?development?of?superalloys111??目前全世界研制和生產(chǎn)的高溫合金牌號多達(dá)幾百個,對這些高溫合金按照基??體元素進(jìn)行分類,可以分為鐵基、鎳基和鈷基高溫合金。其中,鎳基高溫合金最??復(fù)雜,具有更高的高溫強(qiáng)度和組織穩(wěn)定性,并且服役溫度更高。主要是因?yàn)橐枣??作為基體,具有以下優(yōu)勢:(1)?Ni為面心立方結(jié)構(gòu),不存在同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變,從??室溫到高溫均能保持穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。(2)?Ni本身具有良好的抗氧化和抗腐蝕性能。??(3)?Ni可以固溶大量W、Mo、Re等固溶強(qiáng)化元素,并且不析出有害相。(4)??Ni基體中加入Al、Ti和Ta元素,可以析出大量的Lh結(jié)構(gòu)的Y'相(Ni3(Al,?Ti))??沉淀相,Y’相與基體成共格關(guān)系,可以產(chǎn)生重要的共格強(qiáng)化作用。因此,鎳基高??溫合金被廣泛應(yīng)用于先進(jìn)航空發(fā)動機(jī)和工業(yè)燃?xì)廨啓C(jī)熱端部件的制造。??1.2鎳基單晶高溫合金的發(fā)展??通常認(rèn)為,高溫下晶界是鎳基高溫合金的弱化因素,阻礙了鎳基高溫合金的??進(jìn)一步發(fā)展。2
???Mo等),各種元素在y相中溶解度不同。其中Cr、Co、W、Mo和Re等元素溶??解度較大,而Ti、Ta、A1等元素溶解度較校由于Y相包含各種固溶元素,Y??相的點(diǎn)陣常數(shù)a變化范圍較大,一般在0.352 ̄0.362nm之間。??Q???-Q??V?Disordered,?FCC?Ordered,?LI2????T^^nr#?#Ni??KJ?!?Ni(Co,Cr,Mo,?/W?!?/"S??W,Re,Ru)?CY^JWyKj?〇AI,Ti??(a)?(b)??圖1-5?y相(a)與,相(b)的晶體結(jié)構(gòu)HI??Fig.?1-5?The?crystal?structures?of?y?(a)?and?(b)?phases*1*??1.3.2幾何密排相??幾何密排相(Geometrical?Close-packed?Phase,GCP相)是由緊密排列的原??子面按不同堆垛順序依次堆垛而成,具有密排有序結(jié)構(gòu)。根據(jù)密排面和堆垛順序,??GCP相又分為多種類型。鎳基單晶高溫合金中的GCP相有Ll2型有序y相(NbAl)、??密排六方有序ri-NbTi相、正交有序S-Ni3Nb相和卩-NiAl相等。其中,丫'相(Ni3Al)??最為常見。??Y'相具有Cu3Au型的Ll2面心立方有序結(jié)構(gòu),是鎳基高溫合金的主要強(qiáng)化相。??如圖l-5(b)所示為丫'相的晶體結(jié)構(gòu):其中Ni原子占據(jù)晶胞的6個面心位置,A1??原子占據(jù)晶胞的8個頂角位置。Y相的點(diǎn)陣常數(shù)a變化范圍較大,一般在??0.356nm?0.361nm之間。由于丫'相與Y相同樣具有FCC超結(jié)構(gòu),并且晶格常數(shù)相??近,丫’相與Y相保持共格關(guān)系,但存在一定的錯配度,
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]W對第三代鎳基單晶高溫合金組織穩(wěn)定性的影響[J]. 王博,張軍,潘雪嬌,黃太文,劉林,傅恒志. 金屬學(xué)報(bào). 2017(03)
[2]μ相的形成及其對力學(xué)性能的影響[J]. 蔡玉林,鄭運(yùn)榮. 金屬學(xué)報(bào). 1982(01)
[3]W和Co對Ni-20Cr基合金高溫蠕變行為的影響[J]. 楊枏森,魏育環(huán),傅宏鎮(zhèn),李文高,唐榮德. 金屬學(xué)報(bào). 1981(01)
博士論文
[1]一種第三代鎳基單晶高溫合金蠕變各向異性的研究[D]. 李一飛.中國科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2019
本文編號:3269359
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