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(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)

0 引 言

镍基单晶高温合金具有优异的高温力学性能，是制备先进航空发动机涡轮叶片的首选材料。为提升发动机性能及效率，须尽可能提高涡轮前端进气口的温度，因此涡轮叶片材料应具有较高的承温能力[1-2]。镍基单晶高温合金通过添加大量钨、铼、钼等高熔点合金元素来提高其承温能力[3]，但是钨、铼等元素的凝固偏析程度较高，大量添加后易富集在枝晶干区域，提高了γ基体中固溶元素的过饱和度，导致合金在高温服役过程中析出拓扑密堆(TCP)相[4-6]。TCP相的析出消耗了钨、铼、铬、钼等固溶强化元素，降低了固溶强化效果，导致合金的强度下降。此外，TCP相易于以层片状析出，在服役过程中层片状TCP相界面处易形成应力集中，导致裂纹沿界面萌生并扩展，从而降低合金的拉伸性能和疲劳强度；同时TCP相还促进了蠕变空洞的形成，从而影响到合金的蠕变性能[7-9]。

目前，有关镍基单晶高温合金中TCP相析出行为的研究大多集中在无外加应力条件下，而接近于服役状态的高温应力作用下的研究相对较少。ACHARYA等[10]研究认为，在高温下加载拉应力会降低TCP相在CMSX-10合金中的析出量，但不会影响TCP相的晶体结构和形貌；也有研究表明应力会促进μ相的析出[11]。由此可知，应力对镍基单晶高温合金中TCP相析出的影响比较复杂，目前还缺乏系统的研究。

DD11单晶高温合金是北京航空材料研究院研制的含3%(质量分数，下同)铼的第二代镍基单晶高温合金，适用于制备先进航空发动机的涡轮叶片[12]。……