定向凝固CMSX-6合金微觀組織及拉伸性能的研究.pdf

1、定向凝固高溫合金最主要的應(yīng)用方向是航空發(fā)動(dòng)機(jī)和燃?xì)廨啓C(jī)葉片材料的制備。尤其是鎳基高溫合金以其優(yōu)異的綜合性能，應(yīng)用最為廣泛。而隨著葉片尺寸的不斷增大、形狀的逐漸復(fù)雜化，對其性能的要求也不斷加大。由于定向凝固工藝可以優(yōu)化改善合金的性能，所以研究高溫合金制備工藝和組織性能差異具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。
　　本文以鎳基高溫合金CMSX-6合金為母材，通過VDF-10單晶/定向結(jié)晶爐，以定向凝固工藝制備了一批定向柱狀試棒和單晶葉片。然后對部分試樣

2、進(jìn)行熱處理，利用光學(xué)顯微鏡及掃描電鏡對不同工藝條件下合金的組織進(jìn)行分析。再通過力學(xué)性能測試對比分析熱處理對合金在不同溫度下拉伸性能的影響。研究結(jié)果表明:
　　(1)抽拉速率為3.5mm/min時(shí)，枝晶排列規(guī)則有序，γ'相形貌立方化程度最高，此工藝條件較為合理;熔體過熱溫度為1550℃時(shí)，一次枝晶間距較小，γ'相規(guī)則細(xì)小均勻，共晶含量少，該工藝條件較為理想。
　　(2)試樣在定向凝固過程中的傳熱能力逐漸下降，并由此引起了合金先

3、凝固部分的一次、二次枝晶間距均小于后凝固部分，且γ'相、γ+γ'共晶相的尺寸以及顯微偏析的程度也有相同規(guī)律，但縮松尺寸的大小隨著距水冷銅盤高度的增加先增大后減小。
　　(3)熱處理可以明顯改善鑄態(tài)合金的顯微偏析，使其成分均一化。還會析出規(guī)則細(xì)小均勻的γ'相，并消除大部分的共晶組織。但在近表面處會產(chǎn)生少量不同于縮松組織和初熔組織的固溶微孔，它是高溫合金通過空位的擴(kuò)散和聚集作用在合金表面附近形成的微孔組織。
　　(4)隨著測試溫

4、度的上升，合金的抗拉強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度表現(xiàn)為先升高后降低的趨勢，而延伸率卻呈現(xiàn)出逐漸增大的變化趨勢。無論何種溫度條件下，熱處理態(tài)試樣的抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度和延伸率均比鑄態(tài)條件下的要好，雖然屈服強(qiáng)度提升的并不十分顯著，但是延伸率有明顯的增大，抗拉強(qiáng)度也在800℃左右時(shí)得到最大提升。CMSX-6合金的拉伸性能在800℃左右時(shí)達(dá)到最佳。
　　(5)800℃條件下的鑄態(tài)試樣斷口以河流花樣和解理臺階為主要斷裂特征，熱處理態(tài)的試樣出現(xiàn)韌窩。900℃