Mo对镍基单晶高温合金组织及持久性能的影响

Mo和Ru在镍基单晶高温合金中的作用中期报告摘要：本文对镍基单晶高温合金中Mo和Ru的作用进行了研究，并总结了目前相关领域的研究进展。

Mo和Ru是镍基单晶高温合金中常用的合金元素，能够提高材料的热稳定性和抗氧化性能。

研究表明，Mo和Ru对高温合金的力学性能和高温蠕变性能有重要影响。

同时，Mo和Ru的添加也会影响材料的晶粒生长和相变行为。

通过对Mo和Ru添加量的优化，可以进一步提高材料的力学性能和高温稳定性。

关键词：镍基单晶高温合金，Mo，Ru，高温稳定性，力学性能，高温蠕变性能Abstract:This paper investigates the effects of Mo and Ru on nickel-based single crystal high-temperature alloys and summarizes the current research progress in related fields. Mo and Ru are common alloying elements in nickel-based single crystal high-temperature alloys, which can improve their thermal stability and oxidation resistance. The studyshows that Mo and Ru have important effects on the mechanical properties and high-temperature creep properties of high-temperature alloys. In addition, the addition of Mo and Ru also affects the grain growth and phase transformation behavior of the material. By optimizing the amount of Mo and Ru added, the mechanical properties and high-temperature stability of the material can be further improved.Keywords: nickel-based single crystal high-temperature alloy; Mo; Ru; high-temperature stability; mechanical properties; high-temperature creep properties。

dd5镍基单晶高温合金使用极限以dd5镍基单晶高温合金使用极限为题，本文将从合金的组成、性能及应用等方面进行阐述。

一、合金的组成dd5镍基单晶高温合金是一种由镍、铬、钼、铁等元素组成的合金。

这种合金中的镍具有良好的耐高温性能，能够在高温下保持较高的强度和耐蠕变性能。

铬和钼的添加能够提高合金的抗氧化性能和耐腐蚀性能。

此外，铁的加入可以增加合金的热塑性，提高合金的加工性能。

二、合金的性能dd5镍基单晶高温合金具有优异的高温性能，主要表现在以下几个方面：1. 高温强度：dd5合金在高温下具有很高的强度，能够承受高温环境下的较大载荷。

2. 耐氧化性：合金中的铬元素能够形成致密的铬氧化物层，有效阻止氧气的渗透，提高合金的抗氧化性能。

3. 耐蠕变性能：dd5合金具有较好的耐蠕变性能，能够在高温和高应力条件下保持形状稳定性。

4. 抗疲劳性能：合金具有良好的抗疲劳性能，能够在循环加载下长时间保持稳定的性能。

三、合金的应用dd5镍基单晶高温合金在航空航天领域有着广泛的应用，主要用于制造高温部件，如燃烧室、涡轮叶片、燃气轮机等。

具体应用包括以下几个方面：1. 燃烧室：合金具有良好的耐高温性能和抗氧化性能，能够承受高温燃烧室中的高温和高压环境，保证燃烧室的稳定工作。

2. 涡轮叶片：dd5合金具有优异的高温强度和耐蠕变性能，能够承受高温和高速气流的冲击，保证涡轮叶片的稳定运转。

3. 燃气轮机：dd5合金具有良好的抗氧化性能和耐疲劳性能，能够在高温和高应力条件下长时间工作，保证燃气轮机的可靠性。

4. 其他高温部件：dd5合金还可用于制造其他高温部件，如燃气轮机的燃烧室、燃烧器和涡轮机组件等，能够满足高温工作环境下的需求。

dd5镍基单晶高温合金具有优异的高温性能，广泛应用于航空航天领域的高温部件制造。

通过合金的组成优化和性能调控，不断提高合金的高温稳定性和耐蠕变性能，将进一步推动合金在航空航天领域的应用。

镍基单晶高温合金的发展概况镍基单晶高温合金的发展概况黄爱华1，崔树森1，王少刚1，杨胜群1，刘秀玲2，于兴福1（1.沈阳黎明航空发动机（集团）有限责任公司，辽宁沈阳110043；2.沈阳铸造研究所，辽宁沈阳110022）摘要：论述了单晶高温合金的制备方法，凝固过程的控制。

概述了单晶高温合金的发展历程以及合金成分的发展。

最后介绍了我国高温合金的发展状况。

关键词：镍基单晶高温合金；制备方法；合金成分高温合金由等轴晶经历了定向柱晶发展到单晶，既是发动机工作温度不断提高的要求，也是凝固技术持续发展的结果。

镍基单晶高温合金通常划分为五代，早期研制的单晶合金称为第一代单晶合金[1]，随着铼(Re)元素的引入，第二代和第三代单晶合金[2]相继出现，近期开始在单晶合金中加入元素钌(Ru)，从而研制出第四代至第五代单晶高温合金。

镍基高温合金广泛应用于航空、航天、舰船、发电、机床、石油和化工等工业领域，在航空发动机上主要用于制作热端部件，如涡轮工作叶片、导向叶片、涡轮盘、燃烧室和压气机等部件。

在整个高温合金领域中，镍基高温合金占有特殊重要的地位，与铁基和钴基合金相比，镍基合金具有更好的高温性能，良好的抗氧化和抗腐蚀性能，可以说，镍基高温合金的发展决定了航空涡轮发动机的发展，也决定了航空工业的发展。

采用定向凝固技术制备出的单晶合金，其使用温度已接近合金熔点的90%，成为当代先进航空发动机热端部件不可替代的重要结构材料。

1情况介绍铸件形成定向柱晶组织必须具备两个条件，一是热流必须垂直于晶体生长的固液界面单向流动;二是固液界前方的液体中没有稳定的晶核。

Bridgman法就是一种广泛应用的由高温熔体生长单晶的方法。

单晶和定向柱晶凝固过程的唯一差别是单晶必须是由一个晶核长大而成的。

获得单一晶核的方法通常有两种：即选晶法和籽晶法，两种方法各有优缺点、互相补充。

（1）螺旋生长法制备单晶的基本原理（图1，图2）,众多晶粒在经过螺旋形的单晶选择器后，只剩下生长最快的一个晶粒，从而形成单晶。

第27卷　第5期2007年10月 航　空　材　料　学　报JOURNAL OF AERONAUTI CA L MATER I ALSVol 127,No 15　Oc t obe r 2007单晶高温合金中的碳化物演化及其作用的研究刘丽荣1,2,　金　涛2,　孙晓峰2,　管恒荣2,　胡壮麒2(11沈阳工业大学材料科学与工程学院,沈阳110023;21中科院金属研究所,沈阳110016)摘要:研究了一种含微量(01015%)碳的镍基单晶高温合金在热处理和持久过程中的碳化物演化机制以及各种碳化物对合金持久性能的影响。

研究结果表明:含有少量碳的合金在枝晶间区域形成少量的MC 碳化物;部分MC 碳化物在合金热处理和持久试验过程中发生了由MC 向M 6C 的碳化物转变;在较高温度的持久实验过程中,有立方形的二次M 6C 碳化物析出,在较低温度下,有二次M 23C 6碳化物共格析出,两者都起到阻碍位错运动的作用。

与基体合金相比,含微量碳的单晶高温合金的持久性能较高。

关键词:单晶高温合金;碳化物;持久性能中图分类号:T G14611+5 文献标识码:A 文章编号:100525053(2007)0520012205收稿日期6225;修订日期62525作者简介刘丽荣(6—),女,博士,讲师,研究方向单晶高温合金组织与性能,(2)866@1。

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和燃气轮机叶片的主要材料[1,2]。

近年来,碳、硼、锆等晶界强化元素被重新引入单晶高温合金中,碳在单晶高温合金中的作用已有文献报道:加碳是为了净化合金液(脱氧),对抗腐蚀性能也有益[3];最近研究发现碳的微量加入有利于合金缩孔含量的降低[4],还可能降低合金中晶粒缺陷2雀斑的形成[5,6];另外碳的加入对合金在长期时效或应力时效过程中的TCP 相形成也有影响[7]。

碳在镍中的溶解度较小,因此大部分碳原子会以碳化物的形式存在。

技术改造—308—不同温度下镍基单晶高温合金的低周疲劳性能薛庆增（海装沈阳局驻沈阳地区某军事代表室，辽宁 沈阳 110043）镍基单晶高温合金因具有非常优异的综合性能而成为先进航空发动机涡轮工作叶片和导向叶片的关键材料。

涡轮叶片作为航空发动机中的关键热端部件，服役时不同位置的温度差别较大，存在极其复杂的温度场，承受较大的热应力，同时还承受高离心力和高温交变载荷作用，因此常发生应变控制的低周疲劳失效。

为此，对一种Ni-Cr-Co-Mo-W-Ta-Nb-Re-Al-Hf-C 系单晶高温合金在800,980℃下的低周疲劳性能进行了研究，拟为单晶高温合金的工程应用提供参考。

1试样制备与试验方法在水冷型高温梯度真空感应单晶炉中制备Ni-Cr-Co-Mo-W -Ta-Nb-Re-Al-Hf-C 系单晶高温合金棒，采用Ｘ射线极图法测得合金的晶体取向为[001]取向，取向偏离角度保持在10°以内。

采用箱式电阻热处理炉对合金进行热处理，热处理工艺为1290℃×1h＋1300℃×2h＋1315℃×2h＋1330℃×6h 空冷＋1140℃×4h 空冷＋870℃×32h 空冷。

将热处理后试样加工成低周疲劳试样，采用DST-5型低周疲劳试验机对试样进行低周疲劳试验，试验温度分别为800，980℃，采用总应变控制法，加载应变速率为5×10-3s -1，应变比为-1，应力波形为三角形。

在100℃、质量分数为25%的高锰酸钾溶液中，利用水煮法去除疲劳断口表面的氧化皮，然后进行超声清洗，采用S4800型扫描电镜观察疲劳断口形貌。

在疲劳断口附近位置截取试样，采用双喷电解法制备透射试样，在JEM-2000FX 型透射电镜下观察位错形貌。

2试验结果与讨论2.1合金的低周疲劳寿命 在800，980℃下，合金的低周疲劳寿命（失效循环次数）均随总应变幅的增加而降低；总应变幅相同时，980℃下合金的疲劳寿命低于800℃下的；总应变幅较高时，2种温度下合金的疲劳寿命相差较小，总应变幅较低时，合金的疲劳寿命相差较大。

Master DissertationInvestigation of Heat treatment, Microstructure and MechanicalProperties of M951 AlloyMaster Candidate: Lian ZhanweiSupervisor: Sun Xiaofeng ProfessorYu Jinjiang ProfessorSpeciality: Materials ScienceInstitute of Metal Research,Chinese Academy of SciencesShenyang 110016, ChinaJune 2008声明本人声明所呈交的学位论文是在导师指导下进行研究工作所取得的成果，相关知识产权属中国科学院金属研究所所有，本人保证不以其它单位的名义发表或使用本论文的研究内容。

除已注明部分外，论文中不包括其他人已经发表过的研究成果，也不包含本人为获得其它学位而使用过的内容。

对本文的研究工作提供过重要帮助的个人和集体，均已在论文中明确说明并致谢。

作者签名：日期：年月日摘要摘 要本文研究了热处理和长期时效对铸造镍基高温合金M951的组织和力学性能的影响。

对铸态合金进行了五种热处理，包括三种直接时效工艺和两种固溶+时效热处理。

℃。

结果表明，直接时效时，直接时效工艺分别为：870/24h℃、1100/4h℃、1050/4h℃），合金随时效温度升高γ′尺寸增大明显，高温直接时效后（1050/4℃h或1100/4h℃℃）过程中，合金中MC 中析出了细小的二次γ′；固溶+低温时效（1220/4h+870/24h型碳化物发生转变，沿晶内和晶界分别析出针状和颗粒状M23C6。

合金组织中γ′尺寸较小，立方度减小，排列不规则；固溶+二级时效后（1220/4h+1050/4h+870/℃℃℃24h），合金中未发现针状碳化物，γ′尺寸增加，立方度增加且排列规则。

单晶镍基高温合金
单晶镍基高温合金是一种工业合金，具有优良的高温性能，是制造先进航空发动机和燃气轮机叶片的主要材料。

这种合金具有典型的显微组织，高比例的共格沉淀γ'（有序fcc-L12结构）立方体，由γ基体的薄通道（无序fcc-A1结构）隔开，具有优异的机械性能，并且在高温下具有高抗蠕变性和抗疲劳性。

为了满足涡轮入口温度不断提高的要求，单晶镍基高温合金需要更高的抗蠕变变形能力和显微组织稳定性。

在过去的几十年里，人们一直致力于在单晶镍基高温合金中不断引入更高比例的难熔合金元素，如Mo、W、Ta、Re等，以提高其抗蠕变性和相稳定性。

然而，值得注意的是，Re（铼）的添加也可能导致拓扑反转的发生，尤其是在高温下，这反过来会影响单晶镍基高温合金的蠕变断裂寿命。