DD6單晶合金熱機械載荷下微觀組織演化實驗研究.pdf

1、鎳基單晶高溫合金是通過定向凝固技術制備的，它按照預定的取向生長形成單一柱狀晶，完全消除了晶界，因此具有優(yōu)異的高溫強度、蠕變抗力和良好的抗氧化和耐腐蝕等綜合性能，被廣泛應用于航空航天、艦船等領域，目前幾乎成為所有先進航空發(fā)動機渦輪葉片的首選材料。鎳基單晶合金優(yōu)異的力學性能與其微觀組織結構及其演化過程是密不可分的，因此研究單晶合金特殊γ/γ′兩相共格組織結構及其在不同溫度下的演化具有科學內涵和工程應用價值。
　　本文以我國自主研制的第

2、二代單晶合金DD6為對象開展了實驗研究，通過室溫、650℃、850℃和1020℃條件下的拉伸試驗得到不同溫度下的應力-應變曲線和力學性能，并利用SEM、TEM和EDS等先進微觀測試手段和對比分析方法，研究了DD6單晶合金的初始微觀組織結構、元素分布特點以及其在不同溫度的組織演化特點和微觀變形機制，探討了合金斷裂形式和γ′相高溫筏化機理。DD6單晶合金拉伸真實應力-應變曲線表明，室溫時出現(xiàn)明顯的加工硬化現(xiàn)象，隨溫度升高合金動態(tài)回復加快，而

3、在高溫時發(fā)生動態(tài)再結晶過程。通過力學性能測試結果可以看到，650℃時抗拉強度和屈服強度最高，分別達到1020MPa和854MPa，但此時塑性最低，斷面收縮率為2.7％，僅為室溫的1/6；隨著溫度升高，屈服強度顯著降低，塑性得到恢復。合金表現(xiàn)出中溫脆性現(xiàn)象，中溫位錯發(fā)生交滑移是屈服強度反常溫度升高的主要原因，而動態(tài)應變時效（鋸齒狀屈服）和滑移面的減聚導致合金出現(xiàn)塑性低谷。微觀觀測結果顯示，經標準熱處理之后DD6單晶合金組織為立方態(tài)的γ′相

4、以共格方式鑲嵌在γ基體中，并沿<100>取向有序規(guī)則地排列。合金中γ′相平均尺寸為0.45μm，體積分數(shù)達到70%左右，γ′相和γ基體晶格錯配度為-0.45%。合金元素在兩相中分布不均勻，Co、Cr、W、Mo等合金元素主要溶入γ基體，對基體起到固溶強化作用；而Al、Ti與Ni形成Ni3（Al，Ti）金屬間化合物，是γ′相主要組成成分，另外 Ta也是形成γ′相的重要元素。元素的定向擴散導致1020℃時具有負錯配度的DD6單晶合金γ′相發(fā)生