單晶高溫合金具有優異的蠕變和疲勞抗力、良好的抗氧化性和抗熱腐蝕性、組織穩定性和使用可靠性,廣泛用于航空航天、艦船、能源發電等領域[1,2]
優化合金成分與制備工藝,可提高葉片的承溫能力和單晶高溫合金力學性能[3]
但是,隨著高溫合金難熔元素(Re、Mo、Ta等)含量和單晶葉片形狀復雜程度的提高,單晶鑄件出現缺陷的幾率也隨之提高[4~6],單晶高溫合金的固有缺陷顯微孔洞極易成為裂紋萌生的根源,導致材料蠕變或者疲勞失效[7~9]
將高溫與等靜壓結合的熱等靜壓(HIP)技術,是消除鑄件內部顯微孔洞和疏松缺陷、提高鑄件致密度的有效方法[10]
目前,對某些發動機用高溫合金精鑄件進行熱等靜壓處理,已經成為生產加工流程的一道固定工序
近年來,熱等靜壓也逐漸應用于鑄造單晶高溫合金[11~13]
Epishin等[14]的研究表明,在CMSX-4單晶合金的熱等靜壓過程中合金內部5~10 μm的小尺寸固溶微孔迅速消失,大尺寸凝固孔經過稍長時間也有效閉合,微孔數量顯著減少
Roncery等[15]對ERBO/1合金進行合適的熱等靜壓完整熱處理工藝,不僅顯著降低了微孔的數量密度,還細化了合金γ/γ?相微觀組織結構,從而使合金在750℃/800 MPa條件下的持久蠕變壽命提高
Cervellon等[16]的研究發現,顯微孔洞是影響單晶高溫合金超高周疲勞性能最重要的因素
經過熱等靜壓處理的小尺寸樣品其內部顯微孔洞數量少,與傳統快速凝固工藝(HRS)和液態金屬冷卻工藝(LMC)制備的樣品相比其超高周疲勞壽命明顯提高
但是,也有研究者[17]認為,熱等靜壓雖然能顯著消除CMSX-4單晶合金的鑄造孔洞,但是在1150℃/100 MPa條件下的蠕變持久壽命并沒有明顯延長,TCP相的形成或許是限制高溫蠕變性能的關鍵因素
另外,對于單晶高溫合金,若熱等靜壓參數及后續熱處理制度選擇不當,還可能使合金發生再結晶或引入其它新顯微組織缺陷,嚴重降低合金的使用性能
鑒于此,本文以用HRS凝固工藝制備的第三代鎳基單晶高溫合金DD33為研究對象,通過對鑄態、標準熱處理態、熱等靜壓及不同制度后續熱處理態合金的微觀組織進行對比表征觀察,選出最佳熱等靜壓后續熱處理制度
再利用XCT準原位定量統計合金中顯微孔洞在熱等靜壓過程中的演變規律,比較單晶高溫合金在熱等靜壓前后的持久性能差異并分析原因,以期為單晶高溫合金葉片結
聲明：
“熱等靜壓對第三代單晶高溫合金DD33顯微組織和持久性能的影響” 該技術專利(論文)所有權利歸屬于技術(論文)所有人。僅供學習研究，如用于商業用途，請聯系該技術所有人。
我是此專利(論文)的發明人(作者)
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編輯：中冶有色網
來源：何禹鋒,王莉,王棟,王紹鋼,盧玉章,谷阿山,申健,張健
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2025年07月09日 ~ 11日 
