DD6合金高溫持久強(qiáng)度與壁厚效應(yīng)關(guān)系分析.pdf

1、單晶高溫合金材料因其優(yōu)異的高溫性能，良好的抗氧化及抗腐蝕性能而成為制造先進(jìn)航空發(fā)動機(jī)、燃?xì)鉁u輪葉片的主要材料。隨著國內(nèi)外航空航天工業(yè)的發(fā)展，致使發(fā)動機(jī)的推重比不斷增大、渦輪入口溫度不斷提高、氣冷葉片結(jié)構(gòu)越來越復(fù)雜、壁厚越來越薄，產(chǎn)生所謂的薄壁效應(yīng)。因此，探究合金高溫持久壽命與壁厚效應(yīng)的的關(guān)系具有重要的意義，可以為預(yù)測發(fā)動機(jī)葉片的使用狀態(tài)與壽命提供強(qiáng)有力的依據(jù)。
　　本文所選用的材料是由北京航材院提供的DD6鎳基單晶高溫合金，該合金

2、為我國自主研發(fā)的一類新型第二代高溫合金。相比于國外使用的第二代單晶合金，DD6合金在高溫狀態(tài)下具有更加優(yōu)異的高溫持久性能。在980℃/250MPa的條件下，厚度為0.67mm、0.81mm和1.12mm的薄片狀試樣的持久壽命分別為185h、217.5h和229h。
　　對葉片、鑄塊進(jìn)行顯微觀察，比較其枝晶間距、強(qiáng)化相形狀及尺寸等的差異，并通過測量其顯微硬度，確定能否用易獲得的試樣形式的持久性能數(shù)據(jù)表征葉片的持久性能。結(jié)果表明:葉片

3、、鑄塊的宏觀形貌為枝晶組織，微觀形貌為立方狀的γ'強(qiáng)化相均勻的分布于γ基體上，兩種試樣的組織、硬度之間沒有顯著的差異。
　　通過對比不同壁厚DD6試樣在980℃/250MPa高溫條件下的持久壽命，結(jié)合掃描電鏡、XRD、能譜、電子探針等試驗(yàn)方法對持久試樣斷口、近斷口橫截面和縱截面進(jìn)行形貌觀察和成分分析，探究DD6合金是否具有壁厚效應(yīng)并對其斷裂機(jī)理進(jìn)行分析。結(jié)果表明，DD6鎳基單晶高溫合金壁厚效應(yīng)并不明顯，隨著壁厚的減少，試樣高溫持久

4、壽命略有降低，斷裂機(jī)理則是由韌性斷裂與脆性斷裂組合而成的混合型斷裂。試樣表面氧化膜的存在使試樣的有效橫截面積降低，進(jìn)而增加試樣的有效應(yīng)力，加上試樣縱截面微裂紋的存在及萌生于試樣亞表面及內(nèi)部的鑄造微孔，構(gòu)成試樣斷裂的基本原因。合金薄壁試樣的持久斷裂模式為“表面氧化-裂紋萌生-擴(kuò)展”和“內(nèi)部蠕變損傷”兩者綜合作用的結(jié)果。在“表面氧化-裂紋萌生-擴(kuò)展”和“整體蠕變損傷”兩者關(guān)系中，試樣蠕變程度越大，則壁厚效應(yīng)相對較小;相應(yīng)的，如果“表面氧化-