高溫長期時效對一種鎳基單晶合金拉伸和持久性能的影響

水 麗， 胡壯麒

(1. 沈陽理工大學 機械工程學院，沈陽110159;2. 中國科學院金屬研究所，沈陽110016)

鎳基單晶合金是在普通鑄造和定向凝固基礎上發展起來的新型高溫合金，廣泛用于制造先進燃氣渦輪發動機導向葉片及渦輪葉片等關鍵熱端部件［1～3］。高溫服役期間，葉片的使用壽命不僅受控于合金的高溫持久性能，而且與合金組織的高溫穩定性密切相關，γ'相的形貌對合金的性能有很大的影響，γ'相形貌隨合金的工作溫度和時間的變化而變化［4～6］。組織結構的高溫穩定性是高溫合金的一項重要指標，并受到廣泛的重視［7～10］。本研究實驗用測試合金是一種新研制的鎳基單晶高溫合金，重金屬元素的總體含量相對較低，在長期無應力時效過程中，末觀察到有新相的析出，只是發生了γ'相的粗化現象。本研究主要研究鎳基單晶高溫合金在1000℃經不同時間長期時效后的室溫拉伸強度及高溫持久性能，了解高溫長期時效對單晶合金力學性能的影響規律。

1 試驗材料與方法

試驗用母合金的成分(質量分數/%)為Al 5.47，Ti 2.14，Cr 8.39，Ta 2.92，W 9.47，Co 5.01，C ＜0.014 和Ni 余量。在ZGG-25A 型真空感應定向凝固爐中拉制單晶試棒，首先對試棒進行熱處理，工藝為1300℃/4 h，AC(空冷)+1100℃/4 h，AC +870℃/16 h，AC。標準熱處理后合金內γ'相的組織形貌如圖1，γ'相呈立方狀規則分布，平均尺寸為0.44μm。將熱處理后試棒在1000℃進行100h，300h，500h，800h，1000h，1500h，2000h，3000h 時效處理，對長期時效的樣品進行室溫拉伸及950℃/240MPa 條件下的高溫持久拉伸測試，為了保證測試數據的可靠性，在同樣實驗條件下共測試3個試樣，取其平均值。在JMS-6301F 型場發射掃描電鏡和FEITECANAI-20 上對合金微觀組織形貌進行觀察?！?br>