新型高強抗熱腐蝕定向凝固鎳基高溫合金DZ68的研究.pdf

1、為了滿足海空發(fā)動機渦輪葉片材料的需要，本文利用相計算和低偏析技術(shù)研制出了一種新型高強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)計出了一種高強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。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大；1000℃時，斷口組織中可見不完整的γ’筏化特征。室溫條件下，DZ68合金的塑性變形以位錯對切割γ’方式進行；700℃和760℃時，塑性變形以位錯對和內(nèi)稟型層錯切割γ’方式進行；850℃以上，塑性變形以位錯在γ’相之間的運動方式進行。
　　 ⑶DZ68合金的持久強度明顯高于IN738合金，與DZ125合金相當。溫度低于760

4、℃時，持久樣品組織中的γ'沒有形筏；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'筏化趨勢增大。760℃時，持久樣品中的位錯從基體切入γ'相控制整個變形過程，此時合金從斷裂機制上表現(xiàn)為解理斷裂；隨著溫度升高，位錯的交滑移和攀移容易發(fā)生，斷裂方式由解理和準解理混合型斷裂轉(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、。裂紋擴展具有第Ⅰ階段和第Ⅱ階段，隨著應(yīng)力幅的增加裂紋擴展速率增大。光滑試樣的疲勞裂紋擴展方式與變形機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℃時裂紋擴展的兩個階段。
　　 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