兩種高溫合金及NiAl共晶合金的顯微組織和力學(xué)性能.pdf

1、本文開展了DZ417G、U720LI兩種高溫合金和NiAl-Cr(Mo)共晶合金的顯微組織及力學(xué)性能的研究工作，為發(fā)展新型高性能高溫結(jié)構(gòu)材料提供重要的實驗數(shù)據(jù)。研究內(nèi)容包括：(1)DZ417G定向凝固合金的固溶冷卻速率影響、循壞熱處理影響、長期穩(wěn)定性、超溫?zé)崽幚碛绊懀?2)U720LI變形高溫合會的熱穩(wěn)定性和蠕變行為；(3)Ti含量對NiAl-31Cr-3Mo(原子百分?jǐn)?shù)，下同)共晶合金顯微組織的影響；(4)Ni-32A1．28Cr-3

2、Mo-4Ti共晶合金的鑄態(tài)組織、壓縮性能、1000℃蠕變性能和斷裂機制；(5)電磁離心鑄造(EMCC)NiAl-28Cr-5.5Mo-0.5Hf-0.03P共晶合金的顯微組織和壓縮性能；結(jié)果表明： 固溶處理后較快的冷卻速度促進(jìn)DZ417G定向合金中二次和三次γ′強化相的形核。在冷卻速度較慢時，二次γ′相析出充分、，并抑制了三次γ′相的析出。合金在固溶態(tài)的室溫硬度隨冷卻速度的提高而增加。經(jīng)980℃/16h時效處理后，三次γ′顆粒粗

3、化長大。冷卻速度較快有利于拉伸強度的提高，而冷卻速度慢有利于室溫拉伸塑性的增加。控制固溶處理后的冷卻速度可使合金得到最佳匹配的拉伸和持久性能。 隨著循環(huán)熱處理次數(shù)的增加，DZ417G合會中較大的γ′強化相的數(shù)量降低，彌散的γ′相間距減小，合金室溫硬度隨之上升，900℃抗拉強度稍有增大，拉伸塑性在三次循環(huán)熱處理后有所下降。合金在980℃/216 MPa條件下持久壽命隨循環(huán)熱處理次數(shù)的增加而延長，但超過四次循環(huán)熱處理后，持久壽命迅速

4、下降。 DZ417G合金在800-900℃溫度區(qū)間長達(dá)10000h時效過程中沒有出現(xiàn)脆性的TCP相，表現(xiàn)出良好的長期組織穩(wěn)定性。在時效過程中，γ′相和晶界析出相粗化長大，塊狀MC碳化物發(fā)生分解反應(yīng)。隨時效溫度升高，室溫抗拉強度提高，屈服強度下降，拉伸塑性增加。 U720LI合金在650℃和700℃長期(3000 h)時效過程中，初生γ′相和二次γ′相的形狀、尺寸、數(shù)量都沒有明顯變化，沒有有害的TCP相的生成，而三次γ′相

5、顯著受時效溫度和時效時間的影響。650℃和700℃蠕變斷裂壽命隨著施加應(yīng)力急劇下降，遵循雙對數(shù)線性規(guī)律。在650℃蠕變過程中，蠕變第一階段的形變量隨著施加應(yīng)力的增加單調(diào)增大，而在700℃蠕變時，蠕變第一階段的形變量隨著施加應(yīng)力的增加先降后升。隨著施加應(yīng)力和蠕變溫度的增加，合金的最小蠕變速率隨之迅速增大。在高溫低應(yīng)力下，合金的蠕變機制為位錯攀移機制，而在低溫高應(yīng)力下，蠕變過程由位錯切割機制控制。 NiAl-31Cr-3Mo共晶合金中添加5

6、％Ti代替部分Cr將導(dǎo)致合金中NiAl/Cr(Mo)共晶組織的粗化，并促進(jìn)先共晶NiAl相的形成。Ti主要分布在NiAl相中起固溶強化作用。10％Ti的加入促進(jìn)Ni<,2>AlTi相的生成，并導(dǎo)致NiAl/Cr(Mo)共晶組織的退化。 添加適量Ti可顯著提高NiAl-Cr(Mo)共晶合金的強度。普通鑄造Ni-32Al-28Cr-3Mo-4Ti合金的壓縮屈服強度超過稀土Dy合金化的NiAl-Cr(Mo)合金，與NiAl-28Cr-

7、5Mo-1Hf合金相當(dāng)。合金100℃蠕變斷裂壽命和最小蠕變速率分別與施加載荷之間呈線性的雙對數(shù)關(guān)系，蠕變斷裂壽命與最小蠕變速率之間滿足Monkman-Grant關(guān)系修正式。室溫斷裂方式為共晶相的解理斷裂以及NiAl與Cr(Mo)相界面的剝離，高溫蠕變斷裂是由共晶胞界處微空洞形成和聚集導(dǎo)致的。 電磁離心鑄造(EMCC)NiAl-28Cr-5.5Mo-0.5Hf-0.03P共晶合金的顯微組織細(xì)小，由激冷區(qū)、共晶區(qū)和亞共晶區(qū)組成。激冷