史振学, 刘世忠

(北京航空材料研究院 先进高温结构材料重点实验室, 北京 100095)

镍基单晶高温合金具有优良的高温性能,是目前制造先进航空发动机涡轮叶片的主要材料[1-4].为了提高航空发动机的性能,关键是提高涡轮叶片的工作温度,这对单晶高温合金的承温能力提出了更高的要求[5].对确定成分的单晶高温合金,不同的合金组织对应于不同的合金性能[6-7].镍基单晶高温合金主要由γ基体和γ′强化相组成,其力学性能在很大程度上取决于γ′强化相的尺寸、形态、分布和体积分数[8-9].涡轮叶片工作条件苛刻,所受温度环境条件十分复杂,服役过程中有时会出现过热现象.γ′相的形貌受界面能和应变能控制,过热影响合金的组织,进而影响合金的性能.因此有必要开展过热对合金组织和性能影响的研究,为合金的安全服役提供使用依据.

1 试验材料和方法

试验用DD6母合金,名义化学成分见表1.在高温度梯度真空定向凝固炉中采用螺旋选晶法制备[001]取向的DD6单晶高温合金试棒.用劳埃X射线背反射法确定单晶试棒的结晶取向,试棒的[001]结晶取向与主应力轴方向的偏差在10°以内.试样经1 290 ℃/1 h+1 300 ℃/2 h+1 315 ℃/4 h,AC+1 120 ℃/4 h,AC+870 ℃/32 h,AC标准热处理后,再分别在1 100,1 150,1 200,1 250,1 300和1 320 ℃下保温1 h后空冷处理.加工成标准的拉伸性能试样,在1 000 ℃温度下测试不同过热处理后合金的拉伸性能.用扫描电镜观察合金在不同温度处理后的显微组织.

表1 DD6合金的名义成分Tab.1 Nominal chemical compositions of DD6 alloy

2 试验结果

2.1 不同温度过热处理后的合金组织

图1(a)为合金的标准……