镍基单晶高温合金磨削表面质量及亚表面微观组织试验

采用正交试验的方法,研究了镍基单晶高温合金DD5表面质量影响因素和亚表面微观组织.进行DD5平面槽磨削正交试验,得到砂轮线速度、磨削深度和进给速度对表面质量的影响规律,优选出最优工艺参数组合,并对磨削亚表面微观组织和磨屑形貌进行观察.结果表明:砂轮线速度对磨削表面粗糙度R_○a影响最大;随着砂轮线速度的增大,表面粗糙度R_○a不断减小;随着磨削深度和进给速度的增大,表面粗糙度R_○a不断增大.选出的镍基单晶高温合金DD5平面磨削试验参数范围内的最优工艺参数组合:砂轮线速度为30m/s,磨削深度为20μm,进给速度为0.2m/min.磨削亚表面出现了塑性变形层和加工硬化层.磨屑主要呈现出一节一节的锯齿状特征.     

Low cycle fatigue properties and microstructure evolution at 760℃ of a single crystal superalloy

Low cycle fatigue(LCF) behavior of a single crystal superalloy was investigated at 760 ℃. Microstructure evolution and fracture mechanism were studied by scanning electron microscopy(SEM) and transmission electron microscopy(TEM), respectively. The results show that the fatigue data fluctuation was small and the fatigue parameters of the alloy had been determined. On increasing the cyclic number, the alloy initially showed slight cyclic softening at the early two or three cycles and slowly hardened to some extent afterwards, then kept stable for the most of the remaining fatigue life. The LCF of the alloy at 760 ℃ can be attributed to the main elastic damage in fatigue processing. The initiation site of fatigue crack was at or near the surface of the samples. Crack propagated perpendicularly to the loading direction at first and then along {111}octahedral slip planes. The fatigue fracture mechanism was quasi-cleavage fracture. The γ'phase morphology still maintained cubic shape after fracture. There were a number of slip bands shear the γ'precipitates and γ matrix near the fracture surface of the specimen. The inhomogeneous deformation microstructure was developed by dislocation motion of cross-slip and a limited γ'precipitate shearing by slip band, stacking faults or single dislocation was observed.     

Progress of phase-field investigations of γrafting in nickel-base single-crystal superalloys

With the development of nucleation theory,the calculation of phase diagrams(CALPHAD)method and microscopic elasto-plasticity mechanics,it is possible to apply the phase-field method to simulate the γrafting behavior of nickel-base single-crystal superalloys under the conditions of heat treatment,fatigue and creep testing.Based on the experimental progress in γrafting behavior and in combination with the microstructural simulation of the precipitation and rafting of c0phase,this paper reviews the phase-field investigation of γrafting in nickel–base single-crystal superalloys.     

镍基单晶高温合金微尺度磨削温度仿真

针对镍基单晶高温合金具有较强各向异性以及镍基单晶高温合金微尺度磨削温度场研究较少的情况,建立了基于Hill模型的三维磨削温度仿真模型,并采用任意拉格朗日－欧拉法(ALE),实现单晶材料微磨削过程有限元温度仿真,分析微磨削过程中的温度场分布及其变化情况,研究了不同磨削深度、磨削速度以及不同晶面(100),(110)和(111)对微磨削温度的影响规律.结果显示:微磨削高温区发生在磨粒前表面与工件接触的半椭圆形区域,即第Ⅱ温度区;磨削区域温度随着磨削深度增加而增加,随着主轴转速增加而增加;在镍基单晶高温合金不同晶面内微磨削时,(111)晶面温度最高,(110)晶面次之,(100)面微磨削温度最小.     

GH132合金盘材缺口对疲劳及蠕变/疲劳交互作用下的力学性能的影响

GH_(132)合金虽不具有持久缺口敏感性,但仍存在着低周疲劳的缺口敏感。蠕变/疲劳交互作用的断裂寿命曲线,无论是光滑还是缺口都具有一个最大值的“鼻子曲线”。在“鼻子”的上部合金存在缺口敏感性,而在“鼻子”的下部和“鼻子”区域,缺口试样寿命高于光滑试样寿命。本文提出涡轮盘材料的发展应在提高强度的同时,不断改善塑性,以达到“强韧化”的效果。     

热处理对第二代镍基单晶合金DD11显微组织及持久性能的影响

采用光学显微镜和扫描电镜对铸态、固溶态和时效态的第二代镍基单晶合金DD11的显微组织进行定量表征,并测试了不同一级时效处理后的合金1 100℃/140MPa和980℃/250MPa条件下的持久性能。结果表明:合金经过1 320℃/6h固溶处理后,(γ+γ′)共晶相全部溶解,凝固偏析显著降低,合金组织均匀。一级时效温度低于1 160℃时,γ′相为方形,一级时效温度高于1 180℃时,γ′相为球形,γ通道显著变宽,并在通道内析出细小的γ′相。随一级时效温度提高,合金的持久寿命先增大后降低。持久性能与γ′相尺寸、体积分数及形态密切相关。     

一种活塞环用钴基高温合金的热处理研究

本文研究了不同热处理时效温度和时效时间对一种活塞环用钴基高温合金的抗拉强度、延伸率、硬度及组织的影响。结果表明：随着时效温度的升高,合金的强度和塑性都逐渐增加,在600℃时效合金的抗拉强度达到最大值969.5MPa;合金的硬度则先增大后减小,在650℃时效硬度达到最大值HRC42.8,但此时合金发生明显脆化;随着时效时间的延长,合金的硬度逐渐提高,当时效时间超过120min后,合金的硬度趋于稳定。     

合金元素对新型镍基粉末高温合金的热力学平衡相析出行为的影响

通过热力学平衡相计算方法,系统研究了某新型镍基粉末高温合金时效温度下合金元素对热力学平衡相析出行为的影响.计算结果表明:René104合金析出的主要平衡相为γ′、MC、M23C6、M3B2和TCP相.Cr和Co含量主要影响TCP相的析出行为及γ′相的析出温度,Cr含量对M23C6和M3B2的析出行为有一定的影响,Cr的建议质量分数为13%;Mo和W含量影响TCP相和M3B2的析出行为.质量比Al/Ti和Nb/Ta影响γ′相的析出行为,建议控制Al/Ti和Nb/Ta比平衡,以使γ′相起到理想的强化效果.C和B含量显著影响碳化物和硼化物的析出量,还可间接抑制TCP相析出;Zr含量对MC和M23C6碳化物的析出有影响;增Co降Cr和调节合金元素含量以获得小的点阵错配度是第3代涡轮盘用粉末冶金高温合金成分优化设计的趋势.     

钴基高温合金K640S返回料应用的试验研究

研究了钴基铸造高温合金K640S在多次返回重熔过程中成分、组织和性能的变化·结果表明,该合金的返回料按照适当的工艺多次返回重熔后,其组织和性能无明显变化·经10次返回后合金的综合性能仍能满足使用要求·     

晶体取向对镍基单晶DD6合金蠕变性能的影响

针对航空发动机镍基单晶涡轮叶片高温服役下蠕变寿命的取向敏感性难题，开展了DD6单晶合金［001］、［011］与［111］3种典型取向在980^oC下的蠕变试验，获得了服役温度下单晶合金的蠕变寿命、伸长率，均为［111］取向>［001］取向>［011］取向；通过对蠕变过程中微观组织演化以及蠕变断裂后断口形貌进行分析，揭示了不同取向下单晶合金的蠕变失效机理；基于晶体塑性理论，建立了DD6单晶考虑取向敏感性的粘塑性本构及损伤方程，能够较好地拟合不同晶体取向单晶的蠕变过程，为单晶叶片的强度分析与寿命预测提供参考。