新型高強(qiáng)抗熱腐蝕定向凝固鎳基高溫合金DZ68的研究.pdf

1、為了滿足?？瞻l(fā)動(dòng)機(jī)渦輪葉片材料的需要，本文利用相計(jì)算和低偏析技術(shù)研制出了一種新型高強(qiáng)抗熱腐蝕定向凝固鎳基高溫合金DZ68。利用光學(xué)顯微鏡，掃描電鏡，透射電鏡，X射線衍射儀等設(shè)備研究了DZ68合金的微觀組織，拉伸性能，持久性能和抗熱腐蝕性能。研究結(jié)果如下：
　　 ⑴設(shè)計(jì)出了一種高強(qiáng)抗熱腐蝕定向凝固鎳基高溫合金DZ68。合金名義成分為(wt.％):0.05C-12.0Cr-1.0Mo-5.0W-8.5Co-5.3Al-0.5Ti-5

2、.0Ta-2.0Re-0.01B-Ba1.0Ni。合金鑄態(tài)組織由γ、γ'、（γ+γ'）共晶、MC型碳化物以及極少量的硼化物組成；熱處理態(tài)組織由γ、γ'、MC、M23C6組成。DZ68合金具有良好的組織穩(wěn)定性。
　　 ⑵DZ68合金的拉伸力學(xué)性能水平與DZ125合金相當(dāng)。室溫條件下，DZ68合金拉伸斷口特征為枝晶斷裂：700℃～850℃范圍內(nèi)，拉伸斷口特征為典型解理斷裂；850℃以上，斷裂特征表現(xiàn)為微孔聚集型斷裂。從室溫到760℃

3、，DZ68合金拉伸斷口組織中的γ'形態(tài)未發(fā)生明顯變化；850℃以上，斷口組織中的γ’沿著橫向通道明顯長(zhǎng)大；1000℃時(shí)，斷口組織中可見(jiàn)不完整的γ’筏化特征。室溫條件下，DZ68合金的塑性變形以位錯(cuò)對(duì)切割γ’方式進(jìn)行；700℃和760℃時(shí)，塑性變形以位錯(cuò)對(duì)和內(nèi)稟型層錯(cuò)切割γ’方式進(jìn)行；850℃以上，塑性變形以位錯(cuò)在γ’相之間的運(yùn)動(dòng)方式進(jìn)行。
　　 ⑶DZ68合金的持久強(qiáng)度明顯高于IN738合金，與DZ125合金相當(dāng)。溫度低于760

4、℃時(shí)，持久樣品組織中的γ'沒(méi)有形筏；隨著溫度升高，γ'之間形筏；相同溫度條件下，隨著應(yīng)力值的增加γ'筏化趨勢(shì)增大。760℃時(shí)，持久樣品中的位錯(cuò)從基體切入γ'相控制整個(gè)變形過(guò)程，此時(shí)合金從斷裂機(jī)制上表現(xiàn)為解理斷裂；隨著溫度升高，位錯(cuò)的交滑移和攀移容易發(fā)生，斷裂方式由解理和準(zhǔn)解理混合型斷裂轉(zhuǎn)變?yōu)槲⒖拙奂蛿嗔选Ｔ?00℃，R=-1條件下，DZ68合金的拉壓高周疲勞宏觀斷口由疲勞源、疲勞區(qū)和瞬斷區(qū)組成。裂紋源可以處在表面、次表面和內(nèi)部缺陷部位

5、。裂紋擴(kuò)展具有第Ⅰ階段和第Ⅱ階段，隨著應(yīng)力幅的增加裂紋擴(kuò)展速率增大。光滑試樣的疲勞裂紋擴(kuò)展方式與變形機(jī)制之間存在一定的關(guān)系。平面滑移、交滑移和攀移的共同作用導(dǎo)致了DZ68合金900℃時(shí)裂紋擴(kuò)展的兩個(gè)階段。
　　 ⑷在900℃涂敷75％Na2S04+25％NaCl混合鹽的同等條件下，DZ68和IN738合金的抗熱腐蝕性能明顯好于Rene'142和DZ125L合金，而DZ68合金的抗熱腐蝕性能略好于IN738合金，Rene'142合