林栋梁
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姚德良
金属学报
研究了定向凝固对一种高强度铸造镍基高温合金的组织和性能的影响,发现合金的低倍和显微组织与定向凝固速度及凝固后的冷却速度密切相关。定向凝固可以大幅度提高合金的塑性、热疲劳和中温持久性能,瞬时拉伸及高温持久性能也有显著改善。中温(～760℃)持久寿命的提高主要由于蠕变第二阶段的延长,而高温(～980℃)持久寿命提高主要是蠕变第三阶段延长的结果。定向凝固改善铸造镍基高温合金高温机械性能的主要原因是消除了垂直于应力轴的横向晶界;另一原因是获得〈100〉方向择优生长的柱状晶。高温固溶热处理可降低第二阶段的蠕变速率,延长这个阶段,从而进一步大幅度提高中温持久寿命。这主要归因于冷却析出的细小γ′相代替了铸态粗大γ′相。通过定向凝固及高温固溶处理可提高合金的中温(～760℃)持久寿命和延伸率达3—4倍,热疲劳性能达5倍。消除了横向晶界的定向凝固合金中,初生MC是蠕变及热疲劳裂纹的策源地。预计降低合金的碳含量从而减少MC数量将进一步改善合金的高温机械性能。
关键词:
林栋梁
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姚德良
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林先进
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孙传琪
金属学报
本文研究了定向凝固K3镍基高温合金的蠕变强度与细小γ′粒子的数置和尺寸的关系。实验结果证明,随着固溶温度升高,铸态粗大γ′逐步溶解并在随后冷却过程重新析出均匀细小正方形的γ′粒子。细小γ′体积分数(v_f)和尺寸(α)都随固溶温度的升高而增大,当固溶温度从1100℃升至1230℃,v_f从0.25增至0.63,α从0.10μm增至0.32μm。随着固溶温度的升高,第二阶段蠕变速率降低,持久寿命延长,大幅度提高合金的蠕变性能。适当的高温固溶加时效处理(如1210—1230℃,4h+900℃,32h)可提高定向凝固合金的中温(760℃,73.8kgf/mm~2)持久寿命10倍左右。 合金的中温蠕变性能取决于细小γ′的体积分数(v_f),尺寸(α)及其间距(λ),在固定温度和应力下,第二阶段蠕变速率((?))与它们之间符合以下关系。 (?)∝ λ~2/α或(?)∝ α/v_f~(2/3)(1-v_f~(1/3))~2 用透射电镜观察了合金三个蠕变阶段位错亚结构的变化,据此提出蠕变的位错模型和合金的强化机制,并导出第二阶段蠕变速率与γ′体积分数、尺寸和间距之间的关系式,与实验结果完全符合。
关键词:
