单晶涡轮叶片长期服役组织演化及硬度退化分析

发布时间：2021-01-31 03:41

　　分别选用服役时间为25 000和50 000 h的燃气轮机用高压涡轮叶片对单晶涡轮叶片长时服役后的显微组织损伤及力学性能退化程度进行评价。截取叶身中部材料进行组织定量表征和显微硬度测试,定量测算了不同服役时间和不同位置的γ’相尺寸、体积分数,二次γ’相尺寸,基体通道宽度,并进行了维氏硬度测试。结果表明,同一服役时间不同位置γ’相尺寸粗化程度不同,前缘、尾缘高温区γ’相尺寸大于叶盆、叶背处,而体积分数稍小于其他两处。服役50 000h的叶片γ’相尺寸大于相同位置处服役25 000 h叶片,体积分数呈相反规律。部分位置存在二次γ’相析出现象,二次γ’相析出位置基体通道宽度明显增加。经1100℃/2 h空冷/炉冷实验验证,二次γ’相析出与工作高温及冷却方式有关。服役异常高温区出现拓扑密排（TCP）相,该相富含W、Re元素,经分析为μ相。不同服役时长的各个位置显微硬度均有所下降,且显微硬度下降与γ’相尺寸增大呈负相关、与体积分数减少呈正相关关系。因此γ’相尺寸、体积分数可作为本涡轮叶片及材料的损伤评价参量。但当有害相析出或者材料在高应力服役时,需要综合考虑有害相、大应力服役引起的γ′相参量变化... 

【文章来源】：稀有金属材料与工程. 2020,49(08)北大核心

【文章页数】：8 页

【部分图文】：

金相取样的位置和叶片结构

与榫头位置相比，叶身中部截面的γ′相尺寸不一，发生不同程度的粗化。粗化行为均遵循Ostwald[11]熟化规则，即在一定温度长期热暴露期间，大尺寸γ′相缓慢长大、小尺寸γ′相溶解，以降低总界面能。熟化过程受合金元素扩散速度控制，温度较低时，原子的扩散速率慢，γ′相长大或溶解的进程慢；相反进程加快[13,14]。Al、Ti等γ′相的主要形成元素逐渐向基体扩散，致使小尺寸γ′相回溶，较大尺寸γ′相长大。图3 服役25 000 h叶片的γ"相形貌

服役25 000 h叶片的γ"相形貌

【参考文献】：
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本文编号：3010149