定向凝固DZ125合金的溶质分配系数及偏析行为的研究
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收稿日期:2003-04-17;修订日期:2003-07-08基金项目:“九五”航空发动机结构强度国防预研项目(28.4)作者简介:张国栋(1977-),男,陕西富平人,北京航空材料研究院助理工程师,硕士,主要从事高温疲劳与断裂研究.第19卷 第1期2004年2月航空动力学报Journal of Aerospace PowerVol.19No.1Feb. 2004文章编号:1000-8055(2004)01-0017-06定向合金DZ 125热/机械疲劳寿命预测模型评估张国栋1,刘绍伦1,何玉怀1,周柏卓2(1.北京航空材料研究院,北京100095;2.沈阳航空发动机设计研究所,辽宁沈阳110015)摘要:分别用微裂纹扩展模型、M anso n-Co ffin 方程和拉伸迟滞能模型对DZ125定向凝固铸造镍基高温合金的热/机械疲劳寿命进行预测。
预测结果发现:三种模型都能较好对D Z125合金的热/机械疲劳寿命进行预测(分散带为2倍左右)。
通过分散带和标准差的定量比较发现:对于同相位、-135°相位和同相位带保持时间的热/机械疲劳,拉伸迟滞能寿命预测模型的预测结果比微裂纹扩展模型和M anson-Coffin 方程的预测结果好;而对于反相位热/机械疲劳,微裂纹扩展模型的预测结果比拉伸迟滞能寿命预测模型和M anso n-Coffin 方程的预测结果好。
关 键 词:航空、航天推进系统;热/机械;疲劳;寿命预测;同相位;反相位中图分类号:O346.2;V 231.95 文献标识码:ALife Predication of Thermomechanical Fatiguein DS S uperalloy DZ 125ZHANG Guo -dong 1,LIU Shao -lun 1,HE Yu -huai 1,ZHOU Bo -zhuo2(1.Beijing Institute of Aeronautical Materials,Beijing 100095,China;2.Shenyang Aeroeng ine Research Institute,Shenyang 110015,China)Abstract :Manson -Coffin equation ,Ostergren m ethod and microcrack propag ation model w ere chosen to predict TMF life in DS Superalloy DZ 125.T he results of T MF life prediction show ed that all of methods chosen were able to g ive a reasonable life prediction result for DS su-peralloy DZ125.For in-phase TM F,in-phase w ith hold tim e TM F and -135°phase ang le TMF,Ostergren model gav e a better life prediction result than Manson -Coffin equation and microcrackpropagation m odel did.But for out-of-phase T MF,microcrack propag ation model gave better re-sults than Ostergren m odel and M anson-Coffin equation did.Key words :aerospace propulsion system ;thermomechanical;fatig ue;life prediction;in -phase ;out -of -phase 航空、动力和冶金等工业中的许多工程零部件,在其服役期间由于环境温度的不断变化,导致这些零件不仅承受着循环载荷所产生的机械应力,而且还承受着由于温度变化或温度梯度而引起的热循环应力。
定向凝固钢锭中宏观偏析的预测Ⅰ.数学模型
顾江平;刘庄;陈晓慈
【期刊名称】《金属学报》
【年(卷),期】1997(33)5
【摘要】为了对定向凝固钢锭中的宏观偏析进行预测,本文对合金凝固过程的统一模型进行修正,提出一个适用于低合金钢的凝固统一模型.该模型以Fe-C二元合金为基础,同时在凝固进程和固液相区中枝晶间流动等方面引入其它合金元素的影响,更为全面地反映了碳偏析行为.在该模型中,还对包晶反应、非定常平衡分配系数等进行了简化处理.
【总页数】6页(P461-466)
【关键词】钢锭;宏观偏析;数值模拟;定向凝固
【作者】顾江平;刘庄;陈晓慈
【作者单位】清华大学;中国第二重型机械集团公司
【正文语种】中文
【中图分类】TF771.2
【相关文献】
1.宏观偏析数学模型在大型钢锭中的应用 [J], 李文胜;沈厚发;柳百成
2.定向凝固钢锭中宏观偏析的模拟研究 [J], 顾江平;陈晓慈
3.钢锭初期凝固组织及凝固层中Cr和Ni的偏析 [J], 王忠恕
4.在不同直径坩埚中定向凝固Sn-Ni包晶合金的宏观偏析和热溶质对流引起的雀
斑缺陷 [J], 彭鹏;李升渊;郑万朝;鲁力;周树东
5.在不同直径坩埚中定向凝固Sn−Ni包晶合金的宏观偏析和热溶质对流引起的雀斑缺陷 [J], 彭鹏;李升渊;郑万朝;鲁力;周树东
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2009年8月第4卷 第3期失效分析与预防A ugust ,2009V o.l 4,N o .3[收稿日期]2009年2月20日[修订日期]2009年6月3日[作者简介]刘昌奎(1976年-),男,博士研究生,工程师,主要从事材料与结构的损伤、失效分析等方面的研究。
DZ125定向凝固合金的再结晶行为研究刘昌奎,张 兵,陶春虎,胡春燕(北京航空材料研究院,中国航空工业集团公司失效分析中心,北京100095)[摘 要]研究了DZ125定向凝固合金发生再结晶的温度条件以及吹砂条件对其再结晶行为的影响。
结果表明:铸态和热处理态DZ125定向凝固合金开始发生再结晶的温度基本相同,均在1000~1050e 范围内;该合金的再结晶深度随热处理温度的升高而增大,当热处理温度低于1150e 时,增大的幅度较小,当温度超过1150e 后,再结晶深度迅速增大,C c 相的溶解是DZ125合金再结晶的控制因素;随着吹砂压力或吹砂时间的增加,DZ125合金表面变形量增大,再结晶深度也随之增大。
[关键词]定向凝固;DZ125合金;再结晶;热处理;吹砂[中图分类号]O783 [文献标志码]A [文章编号]1673-6214(2009)03-0129-04R ecrystallizati on Behavior of D irecti onall y Soli d ified DZ125Superall oyL I U Chang -ku,i Z HANG B ing ,TAO Chun -hu ,HU Chun -yan(B eij i ng Institute of A eronau ticalM ater i als ,AV IC Fail ure A nal y sis Cen ter,B eijing 100095,Chi na)Abstrac t :The recry sta llizati on temperature o f directi onall y so lified D Z125superall oy w as i nvesti ga ted ,and t he e ffects o f sand -b l asti ng para m e ters on the recrysta llizati on behav i o r o fD Z125superall oy we re a l so stud i ed .The results show t hat the critical te m-perature for recrysta lli zati on of DZ125supe ra lloy is be t w een 1000eand 1050e .It is a l so f ound t hat the recrystalliza ti on depthincreases w ith the rise o f the hea t treat m ent te m pe ra t ure .Be l ow 1150e ,t he recrysta lli zati on depth increases slow ly w it h thete m pera t ure r i s i ng ,wh ile above 1150e ,the recrystalliza ti on dep t h i ncreases qu ick l y w ith the te mperature cli m b i ng .The so l u -ti on of C c prec i p itates i s the cr iti ca l factor of t he recrysta llizati on behav i o r o f DZ125supera lloy .W ith t he i ncrease o f the deforma -ti on degree caused by i ncreasi ng sandb lasti ng pressure o r sandb l asti ng ti m e ,the recrystalliza tion depth i ncreases .K ey word s :d i recti ona ll y so lidifi ed ;D Z125supera lloy ;recrystalliza tion ;heat treat m ent ;sandblasti ng0 引言定向凝固合金具有很多优点,如在受力方向消除了与应力轴垂直的晶界,具有很高的热疲劳强度、持久蠕变强度、塑性以及良好的振动阻尼效果,是航空发动机涡轮叶片的主要用材[1]。
第30卷 第5期2010年10月航 空 材 料 学 报J OURNAL OF A ERONAUT ICAL MAT ER I A LSV o l 130,N o 15 O ctobe r 2010不同保载时间作用下的定向凝固合金DZ125的高温低循环疲劳试验研究刘金龙, 杨晓光, 石多奇, 王井科(北京航空航天大学能源与动力工程学院,北京100191)摘要:研究了定向凝固合金D Z125850e 时不同保载时间作用下的低循环疲劳行为。
进行了拉伸保载时间分别为1s ,60s ,120s 和240s 的试验,并进行了循环应力-应变分析、应变响应分析、疲劳寿命分析以及微观断口分析,结果表明,保载时间对低循环疲劳力学行为有明显影响,随着保载时间的增加疲劳寿命逐渐减小,但保载时间超过一定范围之后疲劳寿命趋于稳定,而且随保载时间的增加蠕变损伤逐渐起主导作用。
关键词:DZ125;保载时间;疲劳;蠕变DO I :1013969/j 1i ssn 11005-505312010151018中图分类号:TG132.3 文献标识码:A 文章编号:1005-5053(2010)05-0088-05收稿日期:2010-03-01;修订日期:2010-04-27作者简介:刘金龙(1982)),男,博士研究生,从事航空发动机热端部件材料强度研究,(E -ma il )lj@l sjp .buaa .edu .cn 。
DZ125合金是我国目前性能水平最高的定向凝固镍基高温合金之一[1],具有良好的高温综合性能及优异的热疲劳性能,是目前制造先进航空发动机涡轮叶片的关键材料。
从已有的文献来看[1~4],目前对定向凝固镍基高温合金的力学行为,如单向拉压疲劳和蠕变等[5~8],进行了一些研究,但对于航空发动机涡轮叶片,疲劳-蠕变的交互作用更能揭示涡轮叶片的破坏机理[9,10],因而研究合金在疲劳-蠕变载荷交互作用下的力学行为与微观破坏机理显得十分必要。
DZ125定向凝固高温合金在不同状态下的超高周疲劳行为研究*顾玉丽,陶春虎,佘 力,何玉怀,曲士昱(中航工业北京航空材料研究院航空材料检测与评价北京市重点实验室,北京100095)摘要 研究了常规热处理和长期时效状态的DZ125定向凝固高温合金在室温和700℃下的超高周疲劳特征及其差异。
利用超声疲劳试验机测试了合金的超高周疲劳性能,采用扫描电镜研究了合金的疲劳断口特征,借助电子探针和纳米压痕测量仪分别测试了合金枝晶间和枝晶干的成分和弹性模量。
结果表明:两种热处理制度下DZ125合金的枝晶间和枝晶干的弹性模量以及合金元素分配和偏析比差异不大;DZ125合金在700℃下的超高周疲劳性能低于室温,合金在室温下存在明显的频率效应,但在700℃下不存在频率效应;室温和700℃下,合金经过长期时效后的疲劳性能均有所降低,特别在700℃下合金性能降低得更多。
室温下,DZ125合金的两种热处理制度的超高周疲劳裂纹均起源于试样的表面;700℃下,两种热处理制度的超高周疲劳裂纹均起源于试样的亚表面。
关键词 定向凝固高温合金 超高周疲劳 疲劳特征 元素分布 弹性模量中图分类号:V250.3 文献标识码:A DOI:10.11896/j.issn.1005-023X.2015.10.026Ultra-high Cycle Fatigue Behaviors of Directionally Solidified Superalloy DZ125Under Different ConditionsGU Yuli,TAO Chunhu,SHE Li,HE Yuhuai,QU Shiyu(Beijing Key Laboratory of Aeronautical Materials Testing and Evaluation,AVIC Beijing Institute ofAeronautical Materials,Beijing 100095)Abstract The ultra-high cycle fatigue characteristics at room temperature and 700℃,respectively,of the di-rectionally solidified superalloy DZ125with conventional and long-term aging heat treatment were studied.The ultra-high cycle fatigue properties of the DZ125superalloy were measured using ultrasonic fatigue test machine,and the fa-tigue fracture characteristics were investigated using scan electron microscopy(SEM).The elements distribution andelastic modulus in the dendritic arm and interdendritic region were tested respectively using electron probe micro-analy-sis(EPMA)and nano-indentation tester.The results showed that the differences of the element distribution and elas-tic modulus of conventional treated and long-term aged DZ125superalloys in the dendritic arm and interdendritic regionwere slight.The ultra-high cycle fatigue properties of the alloys were lower at 700℃than those at room temperature.The frequency effect is more obvious at room temperature than that at 700℃.The ultra-high cycle fatigue property ofDZ125superalloy decreased after long-term aging at room temperature ever more at 700℃.The fatigue cracks of thealloys with two heat treatments both originated from the surfaces of the specimens at room temperature,while fromthe subsurfaces of the specimens at 700℃.Key words directionally solidified superalloy,ultra-high cycle fatigue,fatigue characteristic,elements distri-bution,elastic modulus *国家自然科学基金(11302212) 顾玉丽:女,1979年生,高级工程师,博士,主要从事材料的结构损伤分析研究 Tel:010-62496667 E-mail:bluebee4646@163.com0 引言以前,研究人员主要针对DZ125合金开展了室温下的超高周疲劳行为研究,研究了不同热处理制度对其室温性能的影响,以及将合金的超高周疲劳性能与常规高周疲劳性能相比得到了频率效应[1-3]。
文章编号:1007-967X(2021)03-45-03DZ125L合金返回料性能研究刘恩泽1 ,刘晓飞2,郭金花3,沈 卓4,宁礼奎2,佟 健2,谭 政2,李海英2,郑 志2[1.中国科学院金属研究所,辽宁沈阳110016;2.中国航发动力股份有限公司设计所,陕西西安710021;3.航天科工防御技术研究试验中心,北京100000;4.利勃海尔机械(大连)有限公司,辽宁大连116000]摘 要:通过采用超纯化冶炼技术处理了DZ125L合金返回料,并与全新料DZ125L合金的力学性能进行比较。
研究发现返回料的力学性能水平与新料相当,铸造叶片成品率也与新料相当,返回料的再次利用大幅度降低了材料损耗率,提高了原材料利用成本。
关键词:高温合金;涡轮叶片;返回料;力学性能;铸造工艺中图分类号:TG13 文献标识码:A1 前 言高温合金可用于制备航空发动机涡轮叶片、舰船发动机涡轮叶片、汽车发动涡轮叶片,其属于国家战略资源,制备涡轮叶片通常采用精密熔模铸造的方式,叶片再铸造过程中材料的利用率较低[1~6]。
为了进一步提高材料的利用率,对于高温合金的返回料的在利用研究近年来成为行业内的热点之一,众多学者开展了DZ125、K414、DZ4、K4002、K4169等合金的返回料研究工作[7~14]。
DZ125L合金作为具有自主知识产权的第一代定向凝固高温合金,其具有良好力学性能、物理性能和铸造工艺性能,该合金被用于生产航空发动机涡轮空心叶片[15~19]。
叶片的整体原材料利用约为10%,其余90%材料均被当作返回料处理,大大浪费了资源。
目前为止对于DZ125L返回料的研究工作未见报道,本文将对DZ125L合金返回料开展相应研究工作。
2 试验材料和方法试验采用真空感应熔炼制备DZ125L全新料合金锭,采用超纯冶炼技术制备DZ125L返回料合金锭,合金锭直径80mm,长度700mm。
利用化学分析合金锭成份,利用光学显微镜和扫描电子显微镜研究微观组织,利用定向凝固设备制备定向凝固试棒,按照国标测定定向凝固试棒的力学性能。
DZ125优异的热疲劳性能DZ125DZ125概述DZ125合金是我国目前性能水平最高的定向凝固镍基铸造高温合金之一,具有良好的中,高温综合性能及优异的热疲劳性能。
合金中Ti的含量较低,含有1.5%铪,使合金具有良好的铸造性能,可铸成壁厚小至0.6mm的带有复杂内腔的无余量定向凝固叶片。
由于合金中含有铪、钽等贵重元素,致使合金成本较高。
适合于制作在1000℃以下工作的燃气涡轮转子叶片和1050℃以下工作的导向叶片以及其他高温零件。
DZ125技术标准Q/6S 1321—1997《DZ125合金锭》DZ125化学成分DZ125热处理制度1180℃,2h+1230℃,3h,空冷+1100℃,4h,空冷+870℃,20h,空冷。
DZ125品种规格与供应状态直径70-90mm的母合金锭。
铸态供应。
DZ125熔炼与铸造工艺真空感应炉熔炼母合金,真空定向凝固炉重熔浇注熔模精铸定向凝固铸件和试样。
DZ125应用概况与特殊要求已用该合金批量生产某发动机的高压涡轮叶片,并已进行台架试车和试飞考核。
与该合金相当的DS Rene'125合金在国外已经用于先进航空发动机。
DZ125工艺性能与要求(1)成形性能铸造性能良好,可铸成壁厚小至0.5mm并带有复杂内腔的定向凝固叶片和其他零件。
(2)焊接性能可真空钎焊。
(3)零件热处理工艺表面不加工的零件(例如叶片应在氩气保护或真空下进行热处理,其规范是:1180℃,2h+1230℃,3h,通氩气快冷+1180℃,4h,通氩气冷却+870℃,20h,通氩气冷却。
(4)表面处理工艺零件可进行渗铝或渗MCrAlY涂层处理。
(5)切削加工与磨削性能无特殊要求。
定向凝固铸造高温合金DZ125热处理工艺分析费孝顺发布时间:2023-05-31T05:19:50.109Z 来源:《中国电业与能源》2023年6期作者:费孝顺[导读] 航空定向薄壁空心叶片在运行过程中有时会出现保温能力不足,冷却速度偏低等问题,直接影响到航空发动机的稳定性。
而通过对定向凝固铸造高温合金DZ125热处理工艺的应用后,可使叶片表面温度得到有效控制。
基于此结合具体的实验方式,对定向凝固铸造高温合金DZ125热处理工艺进行分析研究。
根据具体的试验结果,从合金组织、合金性能以及合金元素三个方面展开讨论。
上海万泽精密铸造有限公司 201401摘要:航空定向薄壁空心叶片在运行过程中有时会出现保温能力不足,冷却速度偏低等问题,直接影响到航空发动机的稳定性。
而通过对定向凝固铸造高温合金DZ125热处理工艺的应用后,可使叶片表面温度得到有效控制。
基于此结合具体的实验方式,对定向凝固铸造高温合金DZ125热处理工艺进行分析研究。
根据具体的试验结果,从合金组织、合金性能以及合金元素三个方面展开讨论。
研究结果表明,通过对定向凝固铸造高温合金DZ125热处理工艺的应用,可快速实现对合金叶片的修复热处理,对航空发动机产生较好的影响。
关键词:定向凝固;铸造高温合金;DZ125合金引言:随着我国航空航天事业的发展,定向凝固铸造高温合金得到了广泛的应用,成为航空发动机涡轮叶片与导向叶片的主要制作材料。
现如今随着航空发动机性能的不断提高,对于叶片散热性要求程度进一步加强,导致叶片内部结构更加复杂,周围壁厚越来越薄。
如果缺乏对表面温度的处理,会导致叶片出现晶界开裂的现象。
目前对于叶片的热处理,人们将目光放置在定向凝固铸造高温合金DZ125中,通过对该合金材料的应用,不仅保证了良好的力学性能,同时在铸造工艺性能以及薄壁性能方面有着绝对保障。
1.定向凝固铸造高温合金DZ125热处理工艺应用意义分析叶片作为航空发动机的关键组成部分,主要作用是控制好航空发动机的表面温度,使发动机能够在复杂环境下能够顺利运行。