一种新型镍基单晶高温合金的制备与性能研究.pdfVIP

第44卷 第6期 有色金属~jn-r VOI．44 No．6 2015年 12月 NONFERROUSMETALSPROCESSlNG December2015 一 种新型镍基单晶高温合金的制备与性能研究 梁 爽，刘智鑫 (营口理工学院，辽宁 营口115014) 摘 要：采用高温度梯度液态金属冷却定向凝固方法，制备了含sr和Y的新型镍基单晶高温合金 ，并进行了显微组织、 拉伸性能和持久性能的测试与分析。结果表明，该新型合金具有较佳的拉伸性能和持久性能。在 300MPa应力条件下， 该新型合金的650℃持久性能较商业 DZ125高温合金提高28．1％、1IO0~C持久性能提高202．8％％。 关键词：镍基单晶高温合金，合金元素，高温度梯度液态金属冷却定向凝固，拉伸性能，持久性能 中图分类号：TG132．33 文献标识码：A 文章编号：1671—6795(2015)06—0013—04 高温合金作为一种应用于航空、航天、石化、能 蠕变性能的测试与分析，为镍基单晶高温合金的开发 源、船舰等领域的重要材料，一直备受业界关注，并成 提供了一种新的思路。 为一个 国家材料发展水平 的重要衡量指标之一。 目 1 试验材料与方法 前高温合金主要有镍基、铁基和钴基三类高温合金。 与铁基和钴基高温合金相比，镍基高温合金的组织更 1．1 试样材料 稳定、高温强度更高，因此镍基高温合金的研究尤为 采用工业级原料Ni、C0、Cr、Mo、W、Sr、Al、Ti、Nb、 活跃，在工业应用中也更为广泛 』。据统计，镍基 c、B、Y，先后经过母合金制备和单晶试棒制备两个阶 高温合金的使用量 占到先进发动机总质量的50％以 段，获得试验所需的新型镍基单晶高温合金。母合金 上 J。随着航空发动机和工业燃气轮机技术的提高， 的熔炼在 VIM一50M型真空中频感应炉中进行，单晶 现有的镍基高温合金难 以满足其性能要求，迫切需要 试棒的制备采用高温度梯度液态金属冷却定向凝固 进一步探索和创造 J。在高温合金的发展过程中，没 方法，在 LMCZGD一5型设备上进行，温度梯度达 有晶界的单晶高温合金因其较佳的综合性能，成为高 120K／em。具体试验工艺流程，如图 1所示。试验制 温合金未来发展的重要方向 J。但是，我国单晶高温 备出的新型镍基单晶高温合金试样的化学成分，如表 合金的研究水平远落后于世界发达国家，迫切需要研 l所示。 制一种新型的镍基单晶高温合金。申健 对 DD265 1．2 试验方法 镍基单晶合金进行了较深入的研究，该合金具有较佳 试验获得的新型镍基单晶高温合金试样，其显微 的室温拉伸性能，但在850％以上合金的高温拉伸性 组织采用PG18型金相显微镜和JSM6510型扫描电子 能急剧恶化。已有的研究表明，碱土金属 Sr和稀土金 显微镜进行观察，金相试样的腐蚀剂为 lvo]．％氢氟 属Y的添加有利于细化镁合金、铝合金等金属材料的 酸 十33vo1．％冰醋酸 +33vo1．％硝酸 +33vo1．％去离 内部晶粒 ，提高合金的高温力学性能和高温蠕变性 子水。试样的拉伸试验在 CMT4000型电子试验机上 能 J。但在高温合金中复合添加合金元素 sr和Y 进行，试验温度分别为 25℃和 1100％，拉伸速度为 还鲜有报道。为此，本文尝试在 DD265镍基单晶高温 1mm／min；并用 JSM6510型扫描电子显微镜观察拉伸 合金中复合添加合金元素 sr和Y，采用高温度梯度液