碳对镍基高温合金DD90凝固组织的影响

发布时间：2017-08-23 20:24

  本文关键词：碳对镍基高温合金DD90凝固组织的影响

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【摘要】：镍基单晶高温合金具有出色的耐热性,广泛用于长时间高温环境中工作的航空发动机、工业燃气轮机的涡轮叶片。单晶高温合金中晶界强化元素C的添加,使镍基单晶高温合金在凝固工艺、元素偏析以及相类别上具有良好力学性能。本文研究了不同C含量对镍基单晶高温合金显微组织和合金元素偏析的影响。用金相显微镜和扫描电子显微镜对合金铸态组织和热处理后组织进行了观察,用电子探针仪器对铸态合金元素偏析行为进行了分析。分析了不同含量C对镍基单晶高温合金DD90凝固组织的影响。结果表明:随着C含量的增加,一次枝晶间距逐渐增大,凝固范围逐步扩大。随着C含量的增加,合金中碳化物数量逐渐增加。碳化物形貌从块状变为汉字体状,最后连接成复杂的骨架状。随着C含量的增加,γ/γ′共晶体积分数减少,粗大的初生相γ′减少。C的添加增大了Al的偏析,减弱了Re、Mo、W的偏析。通过夏尔公式研究了枝晶间合金元素的凝固路径,偏析程度以及凝固温度区间。镍基单晶高温试样通过光学显微镜观察,EDS分析和TG-DSC分析,对比研究了不同C含量的DD90镍基单晶高温合金铸态下的枝晶组织、碳化物的化学成分以及凝固温度区间。研究结果表明,Al和Ta元素偏的析模型与分析结果有高度一致性。随着C含量的增加,液相线和固相线温度降低,凝固温度区间变大。Al、Mo、Ta元素偏析随着C元素的增加变得更加剧烈。经过热处理之后γ′相更加趋于规则的四方形。γ′相和γ相界面更加光滑,相界面过渡处更加平滑。可以推断,在热处理的过程中两相界面处进行了相互的转化,γ′相粗大化。
【关键词】：镍基单晶高温合金 碳化物 偏析 热处理
【学位授予单位】：西安科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG132.3
【目录】：

• 摘要2-3
• ABSTRACT3-5
• 物理量名称及符号表5-8
• 1 绪论8-20
• 1.1 镍基高温合金的发展背景9-10
• 1.2 镍基单晶高温合金中加入C元素10-11
• 1.3 C元素的作用11-16
• 1.3.1 铸造性能11-13
• 1.3.2 显微组织演变13-14
• 1.3.3 拉伸性能14
• 1.3.4 蠕变性能14-15
• 1.3.5 疲劳性能15-16
• 1.4 液态金属冷却辅助定向凝固技术16-19
• 1.5 研究目的和研究内容19-20
• 2 实验20-25
• 2.1 实验材料20
• 2.2 实验过程20-22
• 2.3 实验测试分析22-23
• 2.3.1 DSC差热分析22-23
• 2.3.2 电子探针分析（EPMA）23
• 2.3.3 扫描电镜显微镜（SEM）23
• 2.3.4 光学显微镜(OM)23
• 2.4 热处理23-24
• 2.4.1 固溶热处理23-24
• 2.4.2 时效热处理24
• 2.5 实验流程路线图24-25
• 3 C在合金铸态组织中的作用25-35
• 3.1 引言25
• 3.2 C对枝晶结构的影响25-27
• 3.3 C对碳化物形貌的影响27-29
• 3.4 C对γ /γ′共晶相组织的影响29-31
• 3.5 C对碳化物化学成分的影响31-34
• 3.6 本章小结34-35
• 4 C在微观偏析中的作用35-41
• 4.1 引言35
• 4.2 平界面中C对合金元素偏析的影响35-36
• 4.3 枝晶干前端液相高温合金元素凝固路径36-40
• 4.4 本章小结40-41
• 5 合金的热处理探究41-47
• 5.1 引言41
• 5.2 枝晶干前端液相高温合金元素凝固温度区间41-43
• 5.3 热处理后组织的变化43-46
• 5.4 本章小结46-47
• 6 结论47-48
• 致谢48-49
• 参考文献49-55
• 附录55

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本文编号：727142