双组织高温合金的中温力学性能和损伤行为
发布时间：2021-11-25 09:50
K417G双组织-双性能整体叶盘,叶片为定向柱晶组织,具有优异的高温蠕变性能;盘体为细晶组织,具有较高的中温疲劳性能。但在细晶盘体和柱晶叶片的交接位置不可避免会产生细晶-柱晶双组织过渡区域,其性能直接影响整体叶盘的服役寿命。双组织区域的工作温度为600～800℃,承受应力状态复杂,而且细晶和柱晶合金的热等静压处理、固溶热处理、强度和塑性等都存在很大差异。因此,本文的研究目的是优化一种适用于细晶-柱晶双组织合金的热处理制度,并重点研究细晶-柱晶双组织高温合金中温条件下的变形行为和损伤机制。本文采用扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）、X射线层析扫描（XCT）和背散射电子衍射技术（EBSD）等手段研究热处理对K417G细晶、粗晶和柱晶合金的显微组织和持久性能的影响,研究细晶-柱晶双组织合金中温条件下的拉伸、蠕变和低周疲劳变形和损伤机理,得到以下结果:细晶、粗晶和柱晶合金经过热等静压处理后,晶内γ’相均粗化长大,晶界形貌为弯曲状。三种合金热等静压后,经过1120℃低温固溶热处理,一次γ’相部分溶解,析出细小二次γ’相,γ,相尺寸呈双峰分布,晶界形貌保持弯曲状;三种合金热等静压后...
【文章来源】：中国科学技术大学安徽省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：155 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
高沮合金的发展历程meFig.1.2DevelopmentofNi-basesuperalloys
ＴＭＳ１３８?５．８?２．８?２．９?６．１?５．６?５．８?－－?５?１．９Ｒｕ??ＰＷＡ１４８３?１２?９．０?１．９?３．８?５．０?３．６?４．２?－?０．００８Ｂ??ＣＭＳＸ－１１Ｂ?１３?７．０?０．５?５．０?５．０?３．６?４．２?－?Ｏ．ｌＮｂ??．３高温合金整体叶盘制备技术??上世纪６０年代，美国率先通过传统铸造工艺制备出整体铸造叶盘，并应用??小型航空发动机｜１（）｜。但盘体内部晶粒组织粗大、强度低，难以满足先进航空??动机的使用需求。随后为解决盘体强度不足等问题，发明了整体细晶铸造技术???ｎ｜，如图１．３所示。上世纪９０年代，为进一步提高整体叶盘的承温能力，又研??出叶片为柱晶或者单晶组织、盘体为细晶组织的双组织－双性能整体叶盘１“１。??前，制备双组织整体叶盘的方法主要有两种：（１）固相连接制备技术，包括热??静压扩散焊１５?ＩＭ７１和线性摩擦焊１４５４７１等；（２）整体铸造技术，包括整体细晶铸??１１３４８１和双组织铸造技术１１９＿?＃５（１１等。??
?第１章绪论???动力学法是指在合金凝固过程中通过施加振动和搅拌，细化晶粒尺寸。如美??国Ｈｏｗｍｅｔ公司｜Ｕ｜通过机械振动的方法（Ｇｒａｉｎｅｘ），细化晶粒尺寸，晶粒度等级??达到ＡＳＴＭ?０？２级，如图１．４ｂ所示。在机械振动基础上结合快速凝固（Ｍｉｃｒｏ－ｃａｓｔ）??｜１３５１１，可以进一步细化晶粒尺寸，使轮盘晶粒度等级达到ＡＳＴＭ?３？５级，如图??Ｉ．４ｃ所示。近年来，国内航空材料研宄院、中国科学院金属研宄所等单位相继通??过旋转振动铸型的方法，制备出整体细晶叶盘其中Ｋ４１７Ｇ整体细晶铸造??叶盘的晶粒组织形貌，如图１．５所示。另外杨等人通过脉冲、旋转磁场等电??磁搅拌方法，显著细化了?Ｋ４１７Ｇ合金的晶粒尺寸。但由于磁场的肌肤效应，对??于密度高重量大的高温合金铸件而言，电磁搅拌的细晶效果可能会减弱。机械振??动方法，虽然显著细化厚大高温合金铸件晶粒尺寸，但旋转离心振动一定程度上??削弱了钢液重力方向的补缩作用，容易在盘体内部形成显微疏松。需要后续结合??热等静压处理，闭合显微疏松，提高铸件内部冶金质量。??
【参考文献】：
期刊论文
[1]晶粒细化对K417G高温合金蠕变性能的影响[J]. 都贝宁,杨金侠,崔传勇,孙晓峰. 金属学报. 2014(11)
[2]HRS和LMC工艺对第三代镍基单晶高温合金DD33中显微孔洞的影响[J]. 李相伟,王莉,刘心刚,王苏程,楼琅洪. 材料研究学报. 2014(09)
[3]高分辨透射X射线三维成像在材料科学中的应用[J]. 王绍钢,王苏程,张磊. 金属学报. 2013(08)
[4]重型燃气轮机定向结晶叶片的材料与制造工艺[J]. 张健,楼琅洪,李辉. 中国材料进展. 2013(01)
[5]HRS和LMC工艺制备的两种镍基单晶高温合金铸态及固溶微孔的形成[J]. 石倩颖,李相辉,郑运荣,谢光,张健,冯强. 金属学报. 2012(10)
[6]热处理工艺对一种新型铸造镍基高温合金的组织和性能影响[J]. 杨金侠,李金国,王猛,王延辉,金涛,孙晓峰. 金属学报. 2012(06)
[7]异种镍基高温合金热等静压扩散连接性研究[J]. 贾建,陶宇,张义文. 钢铁研究学报. 2011(S2)
[8]FGH95-K418B双合金热等静压复合工艺研究[J]. 罗学军,马国君,王晓峰,田高峰,盖其东,穆松林. 航空材料学报. 2011(04)
[9]高温合金双性能整体叶盘铸造技术[J]. 汤鑫,曹腊梅,盖其东,李爱兰,张勇,刘发信. 航空材料学报. 2006(03)
[10]镍基单晶高温合金的发展[J]. 胡壮麒,刘丽荣,金涛,孙晓峰. 航空发动机. 2005(03)
本文编号：3517894
【文章来源】：中国科学技术大学安徽省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：155 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
高沮合金的发展历程meFig.1.2DevelopmentofNi-basesuperalloys
ＴＭＳ１３８?５．８?２．８?２．９?６．１?５．６?５．８?－－?５?１．９Ｒｕ??ＰＷＡ１４８３?１２?９．０?１．９?３．８?５．０?３．６?４．２?－?０．００８Ｂ??ＣＭＳＸ－１１Ｂ?１３?７．０?０．５?５．０?５．０?３．６?４．２?－?Ｏ．ｌＮｂ??．３高温合金整体叶盘制备技术??上世纪６０年代，美国率先通过传统铸造工艺制备出整体铸造叶盘，并应用??小型航空发动机｜１（）｜。但盘体内部晶粒组织粗大、强度低，难以满足先进航空??动机的使用需求。随后为解决盘体强度不足等问题，发明了整体细晶铸造技术???ｎ｜，如图１．３所示。上世纪９０年代，为进一步提高整体叶盘的承温能力，又研??出叶片为柱晶或者单晶组织、盘体为细晶组织的双组织－双性能整体叶盘１“１。??前，制备双组织整体叶盘的方法主要有两种：（１）固相连接制备技术，包括热??静压扩散焊１５?ＩＭ７１和线性摩擦焊１４５４７１等；（２）整体铸造技术，包括整体细晶铸??１１３４８１和双组织铸造技术１１９＿?＃５（１１等。??
?第１章绪论???动力学法是指在合金凝固过程中通过施加振动和搅拌，细化晶粒尺寸。如美??国Ｈｏｗｍｅｔ公司｜Ｕ｜通过机械振动的方法（Ｇｒａｉｎｅｘ），细化晶粒尺寸，晶粒度等级??达到ＡＳＴＭ?０？２级，如图１．４ｂ所示。在机械振动基础上结合快速凝固（Ｍｉｃｒｏ－ｃａｓｔ）??｜１３５１１，可以进一步细化晶粒尺寸，使轮盘晶粒度等级达到ＡＳＴＭ?３？５级，如图??Ｉ．４ｃ所示。近年来，国内航空材料研宄院、中国科学院金属研宄所等单位相继通??过旋转振动铸型的方法，制备出整体细晶叶盘其中Ｋ４１７Ｇ整体细晶铸造??叶盘的晶粒组织形貌，如图１．５所示。另外杨等人通过脉冲、旋转磁场等电??磁搅拌方法，显著细化了?Ｋ４１７Ｇ合金的晶粒尺寸。但由于磁场的肌肤效应，对??于密度高重量大的高温合金铸件而言，电磁搅拌的细晶效果可能会减弱。机械振??动方法，虽然显著细化厚大高温合金铸件晶粒尺寸，但旋转离心振动一定程度上??削弱了钢液重力方向的补缩作用，容易在盘体内部形成显微疏松。需要后续结合??热等静压处理，闭合显微疏松，提高铸件内部冶金质量。??
【参考文献】：
期刊论文
[1]晶粒细化对K417G高温合金蠕变性能的影响[J]. 都贝宁,杨金侠,崔传勇,孙晓峰. 金属学报. 2014(11)
[2]HRS和LMC工艺对第三代镍基单晶高温合金DD33中显微孔洞的影响[J]. 李相伟,王莉,刘心刚,王苏程,楼琅洪. 材料研究学报. 2014(09)
[3]高分辨透射X射线三维成像在材料科学中的应用[J]. 王绍钢,王苏程,张磊. 金属学报. 2013(08)
[4]重型燃气轮机定向结晶叶片的材料与制造工艺[J]. 张健,楼琅洪,李辉. 中国材料进展. 2013(01)
[5]HRS和LMC工艺制备的两种镍基单晶高温合金铸态及固溶微孔的形成[J]. 石倩颖,李相辉,郑运荣,谢光,张健,冯强. 金属学报. 2012(10)
[6]热处理工艺对一种新型铸造镍基高温合金的组织和性能影响[J]. 杨金侠,李金国,王猛,王延辉,金涛,孙晓峰. 金属学报. 2012(06)
[7]异种镍基高温合金热等静压扩散连接性研究[J]. 贾建,陶宇,张义文. 钢铁研究学报. 2011(S2)
[8]FGH95-K418B双合金热等静压复合工艺研究[J]. 罗学军,马国君,王晓峰,田高峰,盖其东,穆松林. 航空材料学报. 2011(04)
[9]高温合金双性能整体叶盘铸造技术[J]. 汤鑫,曹腊梅,盖其东,李爱兰,张勇,刘发信. 航空材料学报. 2006(03)
[10]镍基单晶高温合金的发展[J]. 胡壮麒,刘丽荣,金涛,孙晓峰. 航空发动机. 2005(03)
本文编号：3517894
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