第二代镍基单晶高温合金DD5

应用现代合金理论和计算机辅助设计技术研制出一种镍基单晶高温合金DD5.其力学性能与国外第二代单晶合金如CMSX-4相当.在870℃,982℃和1093℃,经500~2000h长期时效,均未发现有害相.该合金具有比ЖC-36更良好的抗腐蚀和抗氧化性能.实际复杂空心涡轮叶片试验性浇注的实验,该合金具有良好的铸造性能.

二代镍基单晶高温合金DD5的组织演化和稳定性

研究含晶界强化元素碳、硼和铪的第二代镍基单晶高温合金DD5的组织演化和稳定性。利用光学显微镜、扫描电镜、电子探针、能量分散光谱和萃取试验研究DD5合金的铸态、热处理态和热暴露后的微观组织和成分。在铸态条件下,γ相为初生凝固相,枝晶间存在3种偏析相,其形貌取决于元素偏析程度。热处理后,枝晶杆内γ′相细小且立方化程度高,尺寸约为0.5μm,质量分数为61.685%,枝晶间存在不规则γ′相和MC/M23C6碳化物。经980°C、1000h热暴露后,未发现TCP相析出,表明DD5合金在980°C具有较好的组织稳定性。

硬质合金刀具铣削镍基单晶高温合金DD5磨损试验

为探究在干切削和水基微量润滑(WMQL)条件下刀具磨损对DD5铣削表面质量的影响规律,采用四刃PVD-TiAlN涂层硬质合金刀具以及超景深显微镜和扫描电镜等设备,以刀具副后刀面磨损宽度为主要评价指标,对硬质合金刀具副后刀面磨损形态,磨损机理进行分析和研究,并采用三维轮廓仪对零件表面粗糙度进行测量.研究结果表明,与干切削相比,采用水基微量润滑冷却技术,能够延长刀具寿命并改善材料的铣削加工性;硬质合金刀具的主要磨损机理为粘结磨损,磨粒磨损,氧化磨损和扩散磨损.

镍基单晶高温合金DD5热处理工艺优化及高温性能研究

镍基单晶高温合金作为航空发动机涡轮叶片首要选择的材料,其设计特点是添加大量的难熔元素和昂贵的稀土元素进行强化,来提升合金的高温性能。但这些合金元素的加入引起单晶组织稳定性差、合金密度增大、成本高等一系列问题,从而严重的制约着镍基单晶高温合金在工业中的应用。为了挖掘现有低成本镍基单晶高温合金的性能潜力,本课题组对镍基单晶高温合金DD5的原有的成分进行了改进,熔炼加入了微量元素C(0.05%),B(0.04%),Y(0.078%)。通过对其热处理组织,高温拉伸性能和疲劳性能的研究,为该类单晶合金的其他力学性能研究提供参数依据和理论依据具有重要意义。通过高速冷却定向凝固技术和选晶法制备了取向为[001]的低铼镍基高温合金DD5的单晶试棒,通过对其热处理工艺和组织优化。结果表明:优化固溶热处理参数为:1280°C/2 h+1315°C/2 h+1320°C/2 h+1325℃/6 h,AC;优化时效处理参数为:1120°C/4 h,AC+900°C/24 h,AC。经此热处理处理后γ′相形貌呈规则的立方状,排列有序,平均尺寸约为0.50 um,分布均匀,γ基体的通道清晰,γ′相的总体积分数约为68.9%。研究了不同热处理态的单晶合金DD5的高温拉伸性能。通过对三种单晶试样的应力-应变曲线、断口形貌和γ′相形貌的观察与分析表明:单晶合金经优化热处理,单晶合金的高温拉伸性能有了明显的提高。