DD6單晶合金熱機(jī)械載荷下微觀組織演化實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、鎳基單晶高溫合金是通過(guò)定向凝固技術(shù)制備的，它按照預(yù)定的取向生長(zhǎng)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(qiáng)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(yīng)用于航空航天、艦船等領(lǐng)域，目前幾乎成為所有先進(jìn)航空發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪葉片的首選材料。鎳基單晶合金優(yōu)異的力學(xué)性能與其微觀組織結(jié)構(gòu)及其演化過(guò)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(jié)構(gòu)及其在不同溫度下的演化具有科學(xué)內(nèi)涵和工程應(yīng)用價(jià)值。
　　本文以我國(guó)自主研制的第

2、二代單晶合金DD6為對(duì)象開展了實(shí)驗(yàn)研究，通過(guò)室溫、650℃、850℃和1020℃條件下的拉伸試驗(yàn)得到不同溫度下的應(yīng)力-應(yīng)變曲線和力學(xué)性能，并利用SEM、TEM和EDS等先進(jìn)微觀測(cè)試手段和對(duì)比分析方法，研究了DD6單晶合金的初始微觀組織結(jié)構(gòu)、元素分布特點(diǎn)以及其在不同溫度的組織演化特點(diǎn)和微觀變形機(jī)制，探討了合金斷裂形式和γ′相高溫筏化機(jī)理。DD6單晶合金拉伸真實(shí)應(yīng)力-應(yīng)變曲線表明，室溫時(shí)出現(xiàn)明顯的加工硬化現(xiàn)象，隨溫度升高合金動(dòng)態(tài)回復(fù)加快，而

3、在高溫時(shí)發(fā)生動(dòng)態(tài)再結(jié)晶過(guò)程。通過(guò)力學(xué)性能測(cè)試結(jié)果可以看到，650℃時(shí)抗拉強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度最高，分別達(dá)到1020MPa和854MPa，但此時(shí)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(qiáng)度顯著降低，塑性得到恢復(fù)。合金表現(xiàn)出中溫脆性現(xiàn)象，中溫位錯(cuò)發(fā)生交滑移是屈服強(qiáng)度反常溫度升高的主要原因，而動(dòng)態(tài)應(yīng)變時(shí)效（鋸齒狀屈服）和滑移面的減聚導(dǎo)致合金出現(xiàn)塑性低谷。微觀觀測(cè)結(jié)果顯示，經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)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?jǐn)?shù)達(dá)到70%左右，γ′相和γ基體晶格錯(cuò)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(duì)基體起到固溶強(qiáng)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(kuò)散導(dǎo)致1020℃時(shí)具有負(fù)錯(cuò)配度的DD6單晶合金γ′相發(fā)生