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一種6Re/3Ru鎳基單晶高溫合金微觀組織的穩定性和高溫持久性能

692   編輯：中冶有色網   來源：陳瑞志,劉麗榮,郭圣東,張邁,盧廣先,李遠,趙云松,張劍  
2024-04-15 16:48:51
鎳基單晶高溫合金在高溫下具有優異的抗蠕變性、抗熱腐蝕性、抗氧化性和組織穩定性，可用于制造航空發動機和艦船發動機的渦輪葉片 [1~3] 鎳基單晶合金在高溫下的優異力學性能，可歸因于各種難熔元素和從基體中共格析出的γ'強化相 特別是第二代和第三代單晶高溫合金中引入的質量分數為3%和6%的Re元素，使其承溫能力顯著提高[4,5] 但是，合金中添加的Re元素促進拓撲密排相(TCP相)的析出，嚴重影響其力學性能和穩定性[6] 在第四代鎳基單晶高溫合金中引入Ru元素，可減少TCP相的析出而使其具有良好的組織穩定性及蠕變性能[7] O'hara等[8]提出，Ru元素能引起合金元素在γ和γ'兩相間的逆分配，因此可抑制含Ru合金中TCP相析出 Hobbs等[9]認為，Ru含量的提高使SRR300D合金在1100 ℃長期時效后γ基體的體積分數增加，TCP相形成元素在γ基體中過飽和度的降低使TCP相的析出被抑制 此外，在合金中加入Ru還能提高γ/γ'晶格錯配度，進而在高溫蠕變時產生更致密的界面位錯網，使持久壽命提高[10] 航空發動機的渦輪葉片長期在高溫下工作，因此其在高溫下的微觀組織穩定性極為重要 進行長期時效可模擬合金在服役時的溫度狀態，評價合金的組織穩定性 在長期時效過程中鎳基單晶高溫合金不可避免地會發生組織演變，如γ'相的退化、筏化、形成γ/γ'界面位錯網以及析出TCP相 Sun等[11]發現，一種含5%Re的合金在1100℃長期時效500 h后其組織退化嚴重，形成γ'相筏形組織和析出大量TCP相 史振學等[12]研究了一種第四代單晶合金的組織穩定性，發現其在1070℃長期時效400 h后析出少量針狀TCP相(σ相)，長期時效800 h后γ'相形成較完善的筏形組織 此外，渦輪葉片在服役時還要承受離心應力，因此合金的高溫低應力蠕變性能也是重要的性能指標 陳晶陽等[13] 研究了無Ru和含Ru合金，發現加入Ru可促進筏形組織的形成并增大γ/γ'兩相錯配度，形成的致密位錯網可顯著提高其在1100 ℃/140 MPa下的持久壽命 舒德龍[14]發現，一種Ru含量為3%的鎳基單晶合金在1100℃/137 MPa條件下的持久壽命為323 h，認為在持久變形后γ'相中保留的大量K-W鎖可抑制位錯的滑移和交滑移，使合金具有較高的持久壽命 鑒于此，本文對一種四代鎳基單晶高溫合金進行1000
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鎳基單晶高溫合金 高溫合金
上一個：Ti65合金的初級蠕變和穩態蠕變
下一個：長時熱暴露對一種抗熱腐蝕單晶高溫合金/Pt-Al涂層體系微觀組織演化的影響

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