一种新型镍基单晶合金制备工艺、铸造缺陷及性能研究

发布时间：2017-11-08 02:18

  本文关键词：一种新型镍基单晶合金制备工艺、铸造缺陷及性能研究

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【摘要】：镍基高温合金因其优异的高温综合性能,而被广泛应用在工业燃气轮机、航空发动机等高端承热部件上。但随着镍基高温合金的服役温度越来越高,现代工业对合金的性能要求也越来越高。因而研究新型镍基单晶高温合金的制备工艺、铸造缺陷以及热处理对改善组织和性能的影响具有很重要的意义。本文以一种新型镍基高温合金为研究对象,通过快速凝固法制备单晶组织铸件,研究温度梯度、抽拉速度对此种镍基高温合金单晶组织的影响。在此基础上研究此种合金铸件制备过程中出现的常见缺陷及其形成机理。最后探讨热处理对此种合金单晶铸件的组织和性能的影响以及不同温度下拉伸性能的研究。本文的主要结论如下：(1)通过快速凝固制备的新型镍基高温合金单晶铸件,铸件距离水冷盘的不同测温点位置,固液界面的温度梯度不一样。相对来说离水冷盘距离越远,温度梯度越小。抽拉速度对合金组织的影响十分显著,本工艺合理的抽拉速率为2.5mm/min～3.5mm/min。(2)在不同的抽拉速率下,元素的偏析程度受扩散时间和扩散距离的双重影响。抽拉速率在2.5mm/min～4.5mm/min之间变化时,随着抽拉速率的提高,除Re、W元素外各元素的偏析程度均有所减轻。Re、W元素随着抽拉速率的提高,偏析越来越严重。杂晶的形成位置虽有一定的偶然性,但大部分都是有原因有规律的,尤其在截面突然变大处极易产生杂晶。通过热导体技术,可以减少杂晶形成的倾向。(3) 由于此种合金中加入了3.5%的Re和8.5%的W,W、Re等是密度大的元素,本文研究的新型镍基高温合金制备的试样表面发现了雀斑的存在。(4)热处理可以明显改善铸件的成分偏析,从而使合金的成分分布均匀化。热处理极大的改善了γ'相的形貌、尺寸和分布。热处理消除了合金中大部分的共晶组织。(5)合金宏观断口没有明显颈缩,铸态试样为正断型断裂,热处理态试样为切断型断裂。随着拉伸温度上升,合金的抗拉强度和屈服强度均表现为先升高后降低的趋势。无论何种温度条件下,热处理态试样的抗拉强度和屈服强度均比铸态条件下的要好,且在750℃左右时表现出优导的力学性能,750条件下的试样断口以河流花样和解理台阶为主要断裂特征,但热处理态的试样出现韧窝。850℃的试样断口解理特征不再明显,铸态下为撕裂特征,热处理态下存在大量韧窝。
【学位授予单位】：江苏大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG132.3;TG156;TG24

【参考文献】

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1 白雪峰;低成本第三代单晶高温合金的组织与性能[D];沈阳工业大学;2006年

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本文编号：1155164