高溫長(zhǎng)期時(shí)效對(duì)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(yáng)理工大學(xué) 機(jī)械工程學(xué)院，沈陽(yáng)110159;2. 中國(guó)科學(xué)院金屬研究所，沈陽(yáng)110016)

鎳基單晶合金是在普通鑄造和定向凝固基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的新型高溫合金，廣泛用于制造先進(jìn)燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)導(dǎo)向葉片及渦輪葉片等關(guān)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(wěn)定性密切相關(guān)，γ'相的形貌對(duì)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(shí)間的變化而變化［4～6］。組織結(jié)構(gòu)的高溫穩(wěn)定性是高溫合金的一項(xiàng)重要指標(biāo)，并受到廣泛的重視［7～10］。本研究實(shí)驗(yàn)用測(cè)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(duì)較低，在長(zhǎng)期無(wú)應(yīng)力時(shí)效過程中，末觀察到有新相的析出，只是發(fā)生了γ'相的粗化現(xiàn)象。本研究主要研究鎳基單晶高溫合金在1000℃經(jīng)不同時(shí)間長(zhǎng)期時(shí)效后的室溫拉伸強(qiáng)度及高溫持久性能，了解高溫長(zhǎng)期時(shí)效對(duì)單晶合金力學(xué)性能的影響規(guī)律。

1 試驗(yàn)材料與方法

試驗(yàn)用母合金的成分(質(zhì)量分?jǐn)?shù)/%)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(yīng)定向凝固爐中拉制單晶試棒，首先對(duì)試棒進(jìn)行熱處理，工藝為1300℃/4 h，AC(空冷)+1100℃/4 h，AC +870℃/16 h，AC。標(biāo)準(zhǔn)熱處理后合金內(nèi)γ'相的組織形貌如圖1，γ'相呈立方狀規(guī)則分布，平均尺寸為0.44μm。將熱處理后試棒在1000℃進(jìn)行100h，300h，500h，800h，1000h，1500h，2000h，3000h 時(shí)效處理，對(duì)長(zhǎng)期時(shí)效的樣品進(jìn)行室溫拉伸及950℃/240MPa 條件下的高溫持久拉伸測(cè)試，為了保證測(cè)試數(shù)據(jù)的可靠性，在同樣實(shí)驗(yàn)條件下共測(cè)試3個(gè)試樣，取其平均值。在JMS-6301F 型場(chǎng)發(fā)射掃描電鏡和FEITECANAI-20 上對(duì)合金微觀組織形貌進(jìn)行觀察。……