定向凝固CMSX-6合金微觀組織及拉伸性能的研究.pdf

1、定向凝固高溫合金最主要的應(yīng)用方向是航空發(fā)動機和燃氣輪機葉片材料的制備。尤其是鎳基高溫合金以其優(yōu)異的綜合性能，應(yīng)用最為廣泛。而隨著葉片尺寸的不斷增大、形狀的逐漸復雜化，對其性能的要求也不斷加大。由于定向凝固工藝可以優(yōu)化改善合金的性能，所以研究高溫合金制備工藝和組織性能差異具有重要的現(xiàn)實意義。
　　本文以鎳基高溫合金CMSX-6合金為母材，通過VDF-10單晶/定向結(jié)晶爐，以定向凝固工藝制備了一批定向柱狀試棒和單晶葉片。然后對部分試樣

2、進行熱處理，利用光學顯微鏡及掃描電鏡對不同工藝條件下合金的組織進行分析。再通過力學性能測試對比分析熱處理對合金在不同溫度下拉伸性能的影響。研究結(jié)果表明:
　　(1)抽拉速率為3.5mm/min時，枝晶排列規(guī)則有序，γ'相形貌立方化程度最高，此工藝條件較為合理;熔體過熱溫度為1550℃時，一次枝晶間距較小，γ'相規(guī)則細小均勻，共晶含量少，該工藝條件較為理想。
　　(2)試樣在定向凝固過程中的傳熱能力逐漸下降，并由此引起了合金先

3、凝固部分的一次、二次枝晶間距均小于后凝固部分，且γ'相、γ+γ'共晶相的尺寸以及顯微偏析的程度也有相同規(guī)律，但縮松尺寸的大小隨著距水冷銅盤高度的增加先增大后減小。
　　(3)熱處理可以明顯改善鑄態(tài)合金的顯微偏析，使其成分均一化。還會析出規(guī)則細小均勻的γ'相，并消除大部分的共晶組織。但在近表面處會產(chǎn)生少量不同于縮松組織和初熔組織的固溶微孔，它是高溫合金通過空位的擴散和聚集作用在合金表面附近形成的微孔組織。
　　(4)隨著測試溫

4、度的上升，合金的抗拉強度和屈服強度表現(xiàn)為先升高后降低的趨勢，而延伸率卻呈現(xiàn)出逐漸增大的變化趨勢。無論何種溫度條件下，熱處理態(tài)試樣的抗拉強度、屈服強度和延伸率均比鑄態(tài)條件下的要好，雖然屈服強度提升的并不十分顯著，但是延伸率有明顯的增大，抗拉強度也在800℃左右時得到最大提升。CMSX-6合金的拉伸性能在800℃左右時達到最佳。
　　(5)800℃條件下的鑄態(tài)試樣斷口以河流花樣和解理臺階為主要斷裂特征，熱處理態(tài)的試樣出現(xiàn)韌窩。900℃