持久應力對DD10單晶高溫合金1100℃組織穩定性的影響

谷懷鵬， 曹臘梅， 薛 明， 周志軍

(1. 北京航空材料研究院 先進高溫結構材料重點實驗室，北京100095;2. 北京百慕航材高科技股份有限公司，北京100094)

鎳基單晶高溫合金是制造先進航空發動機渦輪葉片的關鍵材料。添加難熔合金元素(Re，W 和Mo等)可提高鎳基單晶高溫合金的承溫能力，但難熔元素含量過高也會促進有害的拓撲密排相(TCP)析出，如μ，P 和σ 相等，破壞組織穩定性［1，2］。

研究表明，應力對高溫合金的組織穩定性具有一定的影響。Acharya 等［3］研究表明在1050℃下應力抑制了CMSX-10 單晶中σ 相的析出，且σ 相的體積分數隨著應力的提高而減小。Dreshfield 等［4］研究表明816℃下應力對IN100 合金中σ 相的析出具有抑制作用。而Wlodek［5］和Mihalisin 等［6］研究認為應力促進IN-100 合金和INCO713C 合金中σ 相的析出。此外，Collins 等［7］的研究則表明應力對IN100 合金中TCP 相析出的影響比較復雜，在815℃下應力促進σ 相的析出;而當溫度為870℃時，應力對σ 相的析出行為沒有影響。Pessah 等［8］的研究表明在1050℃下，應力對MC2 合金中μ 相的析出有抑制作用。從已有的研究可以看出，目前對應力是否促進TCP 相的析出尚存在爭議［3～8］，這主要是由于人們在應力對TCP 相析出的影響機制方面的理解和認識有待完善。

本工作通過組織觀察，相萃取及X 射線衍射相鑒定等手段研究了持久應力對DD10 單晶高溫合金1100℃組織穩定性的影響。

1 實驗材料及方法

實驗用DD10 單晶高溫合金的化學成分(質量分數，%):Cr 4.0 ～4.5，Mo 1.4 ～2.0，W 5.8 ～6.5，Re 4.5 ～6.0，余量Ni。采用HRS 定向凝固工藝制備的［001］結晶取向的單晶試棒尺寸為φ15mm ×160mm。

單晶試棒經標準熱處理后加工成圖1 所示的持久試樣，隨后在1100℃/140MPa 條件下測試持久性能。……