分类: 材料科学 >> 材料科学(综合) 提交时间: 2023-03-31 合作期刊: 《材料研究学报》
摘要: 本文研究了孔径(F=0.5、0.7及0.9mm)对第三代镍基单晶高温合金DD33板式试样室温拉伸性能的影响。采用ARAMIS-光学动态应变测量系统原位观测了拉伸过程中不同孔径孔周围的应变分布,并利用扫描电镜观察了拉伸试样的断口形貌。结果表明:随着孔径的增大,试样的屈服强度和抗拉强度均降低。拉伸过程中孔周围产生应变集中,而且只在孔边很小的范围。弹性变形阶段,孔边应变增长缓慢;一旦发生塑性变形,应变快速增长。孔径越大,孔周围的应变集中越严重,应变梯度越大。上述研究结果对理解含冷却孔单晶叶片的变形行为,优化叶片结构,从而提高叶片寿命具有重要意义。
分类: 材料科学 >> 材料科学(综合) 提交时间: 2023-03-19 合作期刊: 《金属学报》
摘要: 将带Al2O3涂层和无涂层的GH3535 合金在FLiNaK熔盐中进行全浸腐蚀实验, 利用SEM, EDS, XRD等手段研究了有无Al2O3涂层的GH3535 合金在熔盐中的腐蚀行为. 结果表明, 有无涂层的GH3535 合金在700 ℃的FLiNaK熔盐中的腐蚀行为均表现出Cr, Mo的脱熔腐蚀特征, 无涂层合金表现出显著的沿晶腐蚀特征. Al2O3涂层并未提高合金的抗腐蚀性能,Al2O3涂层在FLiNaK熔盐中发生了溶解, 并与因Al2O3溶解脱落而裸露出来的合金表面形成腐蚀电池, 从而加速了GH3535合金的腐蚀.
分类: 材料科学 >> 材料科学(综合) 提交时间: 2023-03-19 合作期刊: 《金属学报》
摘要: 利用真空冶炼制备了不同(W+Mo)/Cr 比(质量比)的铸造镍基高温合金, 采用OM, SEM和TEM观察了合金试样的微观组织, 研究了(W+Mo)/Cr 比对合金组织演化和持久性能的影响. 结果表明, (W+Mo)/Cr 比对热处理态组织无明显影响, 主要组成相为g 基体、g' 相、初生MC和晶界二次碳化物. 长期时效期间, 合金试样的组织演化主要包括g' 相粗化、拓扑密排相(TCP) 相析出、MC分解和晶界粗化. 随(W+Mo)/Cr 比降低, MC的热稳定性明显降低, 晶界粗化程度升高, 晶界碳化物发生了M6C→ M6C+M23C6→ M23C6的转变. 同时, TCP相的析出量明显减少. 当(W+Mo)/Cr 比为0.22 时, 无TCP相析出. 另外, (W+Mo)/Cr 比由高于0.55 降低至0.37 时, TCP相的种类由m 相转变为了m 与s 相共存. g' 相和晶界粗化及TCP相的析出是引起合金持久性能降低的主要原因. 综合(W+Mo)/Cr 比对合组织演化和持久性能的影响得出, (W+Mo)/Cr 比约为0.37 时, 合金具有最佳的持久性能.
分类: 材料科学 >> 材料科学(综合) 提交时间: 2023-03-19 合作期刊: 《金属学报》
摘要: 在定向凝固钴基高温合金中采用V型缺口分别垂直和平行于凝固方向的板状热疲劳试样, 并在缺口位置预制再结晶组织, 研究了在最高温度为1000 ℃, 最低温度为室温的冷热循环下, 缺口取向和再结晶对定向凝固钴基高温合金热疲劳性能的影响. 结果表明, 缺口取向垂直于凝固方向时, 基体在应力作用下循环氧化开裂; 缺口平行于凝固方向时, 热疲劳性能下降, 裂纹沿枝晶间扩展. 再结晶降低定向凝固钴基高温合金的热疲劳性能, 再结晶晶界氧化开裂, 晶界析出的M23C6型碳化物氧化脱落后形成的孔洞加速了裂纹扩展; 连接枝晶间碳化物的再结晶晶界成为缺口平行于凝固方向时热疲劳裂纹的优先扩展通道.
分类: 材料科学 >> 材料科学(综合) 提交时间: 2023-03-19 合作期刊: 《金属学报》
摘要: 利用高温度梯度定向凝固-液态金属冷却(LMC)技术制备了重型燃机定向结晶空心高压涡轮叶片, 采用ProCAST有限元模拟软件计算了LMC定向凝固工艺下, 不同抽拉速率时空心定向结晶叶片凝固过程的温度场、晶粒组织以及一次枝晶间距(PDAS), 预测了抽拉速率对杂晶、雀斑等缺陷的影响. 结果表明, 模拟结果与实验结果吻合良好. 随着抽拉速率增加, 叶片的凝固速率、冷却速率均增加, 远高于高速凝固法(HRS)的凝固速率、冷却速率; 叶片不同部位达到最大纵向温度梯度时的抽拉速率不同, 纵向温度梯度是评价定向工艺的有效方法; LMC工艺制备的燃机叶片消除了雀斑缺陷, PDAS远小于HRS工艺.
分类: 材料科学 >> 材料科学(综合) 提交时间: 2023-03-19 合作期刊: 《金属学报》
摘要: 镍基单晶高温合金固溶处理后, 分别经过Brinell 硬度计压痕和吹砂引入变形, 热处理后观察再结晶, 研究了W和Re 元素对固溶态镍基单晶高温合金变形和再结晶的影响. 结果表明, 加入W和Re 后, 单晶高温合金变形后位错密度增大,位错缠结增多, 再结晶形核时间滞后, 即再结晶孕育期延长, 再结晶深度明显减小. 单晶高温合金经吹砂后, 表面显微硬度明显增加, 加入W和Re后, 变形深度减小, 再结晶晶界迁移速率最大值降低, 且沿着再结晶深度方向, 晶界平均迁移速率的变化与显微硬度变化趋势一致.
分类: 材料科学 >> 材料科学(综合) 提交时间: 2023-03-19 合作期刊: 《金属学报》
摘要: 选用第二代镍基单晶高温合金, 制备了平行于定向凝固方向且分别沿(100)面和(110)面的2 组板式试样, 采用电火花方法在试样中心垂直于板面加工孔径为0.5 mm的圆孔. 采用室温到1100 ℃的冷热疲劳实验, 研究了冷热循环过程中不同晶体学平面的板式试样上圆孔周围裂纹萌生及扩展行为. 结果表明, 位于不同晶体学平面的板式试样中, 电火花方法加工圆孔周围产生了一薄层再铸层, 再铸层最厚处约15 mm. 板式试样所在晶体学平面对圆孔周围裂纹萌生及扩展行为影响显著. 冷热循环80 cyc 后, (110)面试样中, 裂纹在与枝晶生长方向垂直的孔边产生, 之后迅速沿与枝晶生长方向呈45°角扩展. 而对于(100)面试样, 即使经过200 cyc 冷热循环后孔边也未观察到裂纹, 造成此差异的本质原因是单晶高温合金晶体结构的各向异性导致的热应力差别与微观组织特征共同作用的结果.
分类: 材料科学 >> 材料科学(综合) 提交时间: 2016-11-15 合作期刊: 《金属学报》
摘要: 选用某第二代镍基单晶高温合金,制备了平行于定向凝固方向且分别沿(100)面和(110)面的2组板式试样,采用电火花方法在试样中心垂直于板面加工孔径为0.5 mm的圆孔。采用室温到1100 ℃的冷热疲劳实验,研究了冷热循环过程中不同晶体学平面的板式试样上圆孔周围裂纹萌生及扩展行为。结果表明,位于不同晶体学平面的板式试样中,电火花方法加工圆孔周围产生了一薄层再铸层,再铸层最厚处约15 um。板式试样所在晶体学平面对圆孔周围裂纹萌生及扩展行为影响显著。冷热循环80 cyc后, (110)面试样中,裂纹在与枝晶生长方向垂直的孔边产生,之后,迅速沿与枝晶生长方向呈45°角扩展。而对于(100)面试样,即使经过200 cyc冷热循环后孔边也未观察到裂纹,造成此差异的本质原因是单晶高温合金晶体结构的各向异性导致的热应力差别与微观组织特征共同作用的结果。
分类: 材料科学 >> 材料科学(综合) 提交时间: 2016-11-15 合作期刊: 《金属学报》
摘要: 对不同Re、W含量的铸态镍基单晶高温合金通过Brinell硬度计压痕变形, 分别在1230 ℃至1330 ℃温度下保温1 h, 研究了难熔元素Re和W对铸态单晶高温合金再结晶行为的影响. 结果表明: 再结晶晶粒在压痕表面形成, 并沿枝晶干向内扩展, 晶界迁移受到枝晶间粗大g'相和(g+g')共晶阻碍. 添加Re、W提高了铸态单晶高温合金的g'相溶解温度和(g+g')共晶含量, 导致单晶高温合金的再结晶温度升高. 热处理温度升高, 各单晶高温合金的再结晶面积随着枝晶间g'相和共晶含量的减少而增大. 相同热处理温度下, 由于不同成分单晶高温合金枝晶间粗大g'相和(g+g')共晶含量不同, 不含难熔元素Re、W的单晶高温合金再结晶面积最大, 含Re单晶高温合金的再结晶面积大于含W单晶高温合金, 同时添加Re和W的单晶高温合金再结晶面积最小.
分类: 材料科学 >> 材料科学(综合) 提交时间: 2016-11-04 合作期刊: 《金属学报》
摘要: 本文采用"V"型缺口分别垂直和平行于凝固方向的板状热疲劳试样, 并在缺口位置预制再结晶组织, 研究了在最高温度为1000℃, 最低温度为室温的冷热循环下, 缺口取向和再结晶对定向凝固钴基高温合金热疲劳性能的影响. 结果表明: 缺口取向垂直于凝固方向时, 基体在应力作用下循环氧化开裂; 缺口平行于凝固方向时, 热疲劳性能下降, 裂纹沿枝晶间扩展. 再结晶降低定向凝固钴基高温合金的热疲劳性能, 再结晶晶界氧化开裂, 实验中晶界析出的M23C6型碳化物氧化脱落后形成的孔洞加速了裂纹扩展; 连接枝晶间碳化物的再结晶晶界成为缺口平行于凝固方向时热疲劳裂纹的优先扩展通道。
分类: 材料科学 >> 材料科学(综合) 提交时间: 2016-11-04 合作期刊: 《金属学报》
摘要: 利用高温度梯度定向凝固-液态金属冷却(LMC)技术制备了重型燃机定向结晶空心高压涡轮叶片,采用ProCAST有限元模拟软件计算了LMC定向凝固工艺下,不同抽拉速率时空心定向结晶叶片凝固过程的温度场、晶粒组织以及一次枝晶间距(PDAS),预测了抽拉速率对杂晶、雀斑等缺陷的影响。结果表明,模拟结果与实验结果吻合良好。随着抽拉速率增加,叶片的凝固速率、冷却速率均增加,远高于高速凝固法(HRS)的凝固速率、冷却速率;叶片不同部位达到最大纵向温度梯度时的抽拉速率不同,纵向温度梯度是评价定向工艺的有效方法;LMC工艺制备的燃机叶片消除了雀斑缺陷,PDAS远小于HRS工艺。