【摘 要】
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本文设计了一种低密度镍基单晶高温合金,采用螺旋选晶法制备了[001]取向镍基单晶试棒,利用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、差示扫描热分析(DSC)等研究了镍基
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本文设计了一种低密度镍基单晶高温合金,采用螺旋选晶法制备了[001]取向镍基单晶试棒,利用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、差示扫描热分析(DSC)等研究了镍基单晶合金铸态与热处理态组织、典型条件下瞬时拉伸性能和高温低应力蠕变性能。对合金的铸态组织研究发现,合金中共晶含量约为0.7vol%,一次枝晶间距约为265mm,略低于典型的第二代单晶高温合金;采用排水法测量合金的密度为8.2g/cm3,显著低于典型二代单晶;采用DSC法和金相法测定了合金的初熔温度,并通过不同时间的固溶处理确定了合金的固溶时间,最终制定了合理的热处理制度:1350℃/1h+1360℃/5h+空冷→1080℃/5h+空冷→900℃/8h+空冷。研究了合金完全热处理后γ和γ’两相微观组织,结果表明,合金完全热处理后,γ’相的平均尺寸约为0.3mm,体积分数为65vol%,γ基体宽度约为45nm;SEM和TEM观察表明合金基体并未宽化也没有二次γ’相析出。研究了合金在室温、中温和高温三个典型温度下的拉伸行为,结果表明,合金在室温和中温(760℃)拉伸时应力应变曲线上出现锯齿流变现象(PLC效应),曲线上的锯齿波主要为C型波;对合金在不同温度下拉伸断口分析表明,室温为典型的解理断裂,中温(760℃)为纯剪切断裂,高温(1100℃)为微孔聚集型断裂;同时对合金在典型高温低应力蠕变条件下的蠕变行为研究表明,合金蠕变断裂后γ’相发生筏化,在1050℃/200MPa和1100℃/137MPa条件下筏化γ’相厚度分别为0.7mm和1mm;合金在上述两种条件下均出现拓扑倒置现象,其NA(γ’)值分别为-0.04mm-2和-0.06mm-2;合金蠕变断裂模式均为微孔聚集型断裂。
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