定向凝固鎳基高溫合金DZ444長期時(shí)效熱穩(wěn)定性的研究.pdf

1、抗熱腐蝕定向凝固鎳基高溫合金DZ444能夠長期穩(wěn)定地被用作先進(jìn)燃?xì)廨啓C(jī)渦輪葉片材料。為了明確該合金長期時(shí)效顯微組織及力學(xué)性能的變化過程以確保其長期使用的可靠性，本論文針對DZ444合金中γ'相、初生MC碳化物和晶界微結(jié)構(gòu)、σ相(CrNi型)以及室溫和950℃瞬時(shí)拉伸性能、980℃/180MPa和870℃/370MPa條件下的持久性能，研究了合金在800℃、850℃和900℃溫度下長期時(shí)效組織的演化及對力學(xué)性能的影響以及長期時(shí)效合金組織穩(wěn)

2、定性的優(yōu)化。論文研究結(jié)果表明:
　　隨著長期時(shí)效的進(jìn)行，γ'相逐漸發(fā)生粗化和連接現(xiàn)象，時(shí)效溫度越高，粗化速率越快，粗化現(xiàn)象嚴(yán)重。初生MC碳化物類型為TiC型，含有少量的Ta、Cr、W和Mo等元素。初生MC碳化物的分解可以由MC/γ界面反應(yīng)來描述，反應(yīng)的三個階段分別為:第一個階段是MC與γ基體元素互擴(kuò)散反應(yīng)生成了SM-M23C6(和/或SM-M6C)和SM-γ'，反應(yīng)式概括為:MC+γ→SM-M23C6(and/orSM-M6C)+

3、SM-γ';在分解第二階段，在SM/MC界面上產(chǎn)生了較高的Ni濃度和Ti/Al比，促進(jìn)了η相的形成，反應(yīng)式概括為:MC+γ→SM-M23C6+SM-M6C+η;當(dāng)W、Mo、Cr等元素在η相內(nèi)擴(kuò)散困難時(shí)，這些元素在MC分解區(qū)域η相內(nèi)局部富集而生成了(η-M6C)和(η-M23C6)，反應(yīng)式概括為:MC+γ→SM-M23C6+SM-M6C+η+(η-M6C)+(η-M23C6)。晶界γ'相膜層逐漸增厚，M23C6和M6C顆粒同時(shí)逐漸粗化并連

4、接，使得晶界結(jié)構(gòu)從不連續(xù)到半連續(xù)最后到連續(xù)的鏈狀結(jié)構(gòu)。γ基體中很少析出σ相，僅僅在溫度為850℃和900℃且時(shí)效時(shí)間達(dá)5000h時(shí)，在MC分解區(qū)域附近開始出現(xiàn)少量的σ相。
　　隨著時(shí)效時(shí)間增加，拉伸強(qiáng)度變化不大，持久壽命逐漸下降，而合金的塑性呈現(xiàn)一定的波動性。塑性具有一定的波動性可能是由于γ'相粗化使得合金變形更容易、枝晶間和晶界處大塊不規(guī)則初生MC碳化物與基體界面處和組織缺陷處如初熔區(qū)域等薄弱環(huán)節(jié)、晶界連續(xù)的碳化物鏈傾向于使晶界