定向凝固鎳基高溫合金DZ444長期時效熱穩(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)定地被用作先進燃氣輪機渦輪葉片材料。為了明確該合金長期時效顯微組織及力學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碳化物和晶界微結構、σ相(CrNi型)以及室溫和950℃瞬時拉伸性能、980℃/180MPa和870℃/370MPa條件下的持久性能，研究了合金在800℃、850℃和900℃溫度下長期時效組織的演化及對力學性能的影響以及長期時效合金組織穩(wěn)

2、定性的優(yōu)化。論文研究結果表明:
　　隨著長期時效的進行，γ'相逐漸發(fā)生粗化和連接現象，時效溫度越高，粗化速率越快，粗化現象嚴重。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界面反應來描述，反應的三個階段分別為:第一個階段是MC與γ基體元素互擴散反應生成了SM-M23C6(和/或SM-M6C)和SM-γ'，反應式概括為:MC+γ→SM-M23C6(and/orSM-M6C)+

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

4、接，使得晶界結構從不連續(xù)到半連續(xù)最后到連續(xù)的鏈狀結構。γ基體中很少析出σ相，僅僅在溫度為850℃和900℃且時效時間達5000h時，在MC分解區(qū)域附近開始出現少量的σ相。
　　隨著時效時間增加，拉伸強度變化不大，持久壽命逐漸下降，而合金的塑性呈現一定的波動性。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