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持久应力对DD10 单晶高温合金1100℃组织稳定性的影响

原文作者:
  谷怀鹏,曹腊梅,薛明,周志军
发布时间:
  2014-08-20
来    源:
  北京航空材料研究院先进高温结构材料重点实验室,北京百慕航材高科技股份有限公司
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摘要: 通过对DD10 单晶高温合金1100℃长时时效组织以及在1100℃ /140MPa 下持久试样断裂后不同部位的组织进行观察分析,研究应力对该合金组织稳定性的影响。结果表明: DD10 单晶高温合金经1100℃ /253h 长时时效和1100℃ /140MPa 持久断裂后析出的TCP 相均为富集Re,W,Cr 和Mo 元素的μ 相。1100℃ /140MPa 持久条件下,应力的引入促进μ 相的析出,且μ 相的析出量随着应力的增大而增大,但应力未改变TCP 相的析出种类和形貌。此外,应力促进γ'相的筏排化过程。
    镍基单晶高温合金是制造先进航空发动机涡轮叶片的关键材料。添加难熔合金元素( Re,W 和Mo等) 可提高镍基单晶高温合金的承温能力,但难熔元素含量过高也会促进有害的拓扑密排相( TCP) 析出,如μ,P 和σ 相等,破坏组织稳定性[1,2]。研究表明,应力对高温合金的组织稳定性具有一定的影响。Acharya 等[3]研究表明在1050℃下应力抑制了CMSX-10 单晶中σ 相的析出,且σ 相的体积分数随着应力的提高而减小。Dreshfield 等[4]研究表明816℃下应力对IN100 合金中σ 相的析出具有抑制作用。而Wlodek[5]和Mihalisin 等[6]研究认为应力促进IN-100 合金和INCO713C 合金中σ 相的析出。此外,Collins 等[7]的研究则表明应力对IN100 合金中TCP 相析出的影响比较复杂,在815℃下应力促进σ 相的析出; 而当温度为870℃时,应力对σ 相的析出行为没有影响。Pessah 等[8]的研究表明在1050℃下,应力对MC2 合金中μ 相的析出有抑制作用。从已有的研究可以看出,目前对应力是否促进TCP 相的析出尚存在争议[3 ~ 8],这主要是由于人们在应力对TCP 相析出的影响机制方面的理解和认识有待完善。
    本工作通过组织观察,相萃取及X 射线衍射相鉴定等手段研究了持久应力对DD10 单晶高温合金1100℃组织稳定性的影响。
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