[011]取向DD6单晶高温合金薄壁持久性能

装备环境工程第20卷第12期·20·EQUIPMENT ENVIRONMENTAL ENGINEERING2023年12月不同温度下DD6单晶高温合金的燃气热腐蚀行为研究杨丽媛，张骐，孙志华，刘明，赵明亮（北京航空材料研究院 航空材料先进腐蚀与防护航空科技重点实验室，北京 100095）摘要：目的研究DD6高温合金在650、800、950 ℃等3种典型温度的燃气热腐环境下的耐腐蚀性能。

方法采用X射线衍射（XRD）、扫描电镜（SEM）、能谱仪（EDS）等测试方法，研究不同温度下DD6高温合金的热腐蚀行为。

结果与结论随着温度的升高，合金的腐蚀速率呈逐渐增加的趋势。

当温度为650、800 ℃时，合金的腐蚀速率较小；当温度为950 ℃时，表面腐蚀产物明显剥落，腐蚀程度明显增加。

在650 ℃下，DD6合金的腐蚀层较薄，主要为NiO、Al2O3等氧化物。

在800、950 ℃下，腐蚀层分为2层，外层由2部分构成，最外侧为一薄层NiO和Co3O4等的混合物，次外层为相对疏松的NiO，内层为Al2O3和Cr2O3构成的相对致密的腐蚀层。

腐蚀层下方的基体中，出现了γ'相退化区，并且出现了明显的内硫化现象，加剧了热腐蚀作用。

关键词：DD6；单晶高温合金；燃气热腐蚀；微观形貌；内硫化中图分类号：TG132.3 文献标识码：A 文章编号：1672-9242(2023)12-0020-06DOI：10.7643/ issn.1672-9242.2023.12.003Hot Gas Corrosion Behavior of Single Crystal Superalloy DD6 at Different Temperature YANG Li-yuan, ZHANG Qi, SUN Zhi-hua, LIU Ming, ZHAO Ming-liang(Aviation Key Laboratory of Science and Technology on Advanced Corrosion and Protection for Aviation Material,AECC Beijing Institute of Aeronautical Materials, Beijing 100095, China)ABSTRACT: The work aims to study the corrosion resistance of DD6 super alloy in three typical hot gas corrosion environ-ments at 650 ℃, 800 ℃ and 950 ℃. The corrosion behavior of DD6 super alloy was investigated by X-Ray Diffraction, scan-ning election microscopy and energy dispersive X-ray spectrum (EDS). The hot corrosion rate of alloy increased with the in-crease of temperature. The hot corrosion rates at 650 ℃ and 800 ℃ were relatively low. Significant spallation of corrosion products and obvious corrosion occurred at 950 ℃. The corrosion layer of DD6 alloy at 650 ℃ was relatively thin, mainly composed of oxides such as NiO and Al2O3. The corrosion products were divided into two layers at 800 ℃ and 950 ℃. The outer layer consisted of two parts, the outermost layer was a mixture of a thin layer of NiO and Co3O4, the secondary layer was loose NiO and the inner layer was a relatively dense corrosion layer composed of Al2O3 and Cr2O3. The phase γ' degradation zone appeared in the alloy below the corrosion layer, and there was obvious internal vulcanization phenomenon which acceler-ated the hot corrosion.KEY WORDS: DD6; single crystal super alloy; hot gas corrosion; microstructure; internal vulcanization收稿日期：2023-10-29；修订日期：2023-12-11Received：2023-10-29；Revised：2023-12-11引文格式：杨丽媛, 张骐, 孙志华, 等. 不同温度下DD6单晶高温合金的燃气热腐蚀行为研究[J]. 装备环境工程, 2023, 20(12): 20-25. YANG Li-yuan, ZHANG Qi, SUN Zhi-hua, et al. Hot Gas Corrosion Behavior of Single Crystal Superalloy DD6 at Different Temperature[J]. Equipment Environmental Engineering, 2023, 20(12): 20-25.第20卷第12期杨丽媛，等：不同温度下DD6单晶高温合金的燃气热腐蚀行为研究·21·DD6单晶高温合金具有优异的综合力学性能（拉伸、持久、蠕变）和良好的抗氧化性，目前已广泛应用于航空发动机和燃气轮机关键热端部件[1-8]。

DD6单晶冷却涡轮叶片模拟试样蠕变寿命研究代胜刚;殷玲;卿华【摘要】The study of creep life on a modeling specimen of DD6 single crystal cooling turbine blade is carried out. Thin-walled cylindrical specimens with holes are tested to model the air-cooled turbine blade. Specimens without holes are also studied to make comparisons. The experiments are made at 900℃ and 1 000℃. Experimental results show that the creep lives of specimens with holes are longer than those of speci- mens without holes; temperatures and stresses are two main factors which influence the creep life of single crystal; the creep life of the 2.0 mm thick specimens are longer than those of the 1.5 mm thick specimens at the same loading conditions. Thickness and cooling holes are the prime factors which affect the creep life. Scanning Electron Microscopy （SEM） analyses reveal that all the specimens fracture surfaces are mainly made up of dimples and for the specimens with cooling holes, creep deformation concentrates on the region near cooling holes.%研究了DD6单晶冷却涡轮叶片模拟试样中气膜孔对蠕变寿命的影响。

激光定向能量沉积DD6单晶高温合金的缺陷控制与晶体定向生长研究目录1. 内容概述 (2)1.1 研究背景及意义 (2)1.2 国内外研究现状 (3)1.3 研究内容和方法 (4)2. DD6单晶高温合金的基础性质 (5)2.1 DD6单晶高温合金的组成 (6)2.2 DD6单晶高温合金的性能特点 (7)2.3 DD6单晶高温合金的应用领域 (8)3. 激光定向能量沉积技术原理 (9)3.1 激光定向能量沉积技术概述 (11)3.2 激光定向能量沉积技术的工作原理 (12)3.3 激光定向能量沉积技术的优势 (13)4. 缺陷控制研究 (14)4.1 缺陷类型及成因分析 (16)4.2 缺陷控制策略 (17)4.3 缺陷检测与评估方法 (18)5. 晶体定向生长研究 (20)5.1 晶体生长机理 (20)5.2 晶体定向生长的影响因素 (21)5.3 晶体定向生长的控制方法 (23)6. 实验研究 (24)6.1 实验材料与方法 (25)6.2 实验结果与分析 (26)6.3 讨论与结论 (28)7. 应用前景与展望 (29)7.1 应用领域拓展 (29)7.2 技术发展趋势 (31)7.3 存在问题和挑战 (32)1. 内容概述本研究聚焦于激光定向能量沉积（LSED）技术在DD6单晶高温合金制备中的应用，特别关注缺陷控制与晶体定向生长过程。

DD6单晶高温合金因其优异的高温性能和结构稳定性，在航空、航天等领域具有重要的应用价值。

LSED技术在实际应用中面临着诸多挑战，其中缺陷控制和晶体定向生长是两个核心问题。

通过系统研究LSED过程中产生的缺陷类型、成因及其控制方法，本论文旨在提高DD6单晶高温合金的质量和性能。

研究还探讨了如何利用LSED技术实现DD6单晶的高效定向生长，以满足特定应用需求。

1.1 研究背景及意义激光直接沉积（laser direct deposition, LDP）是一类金属凝固工程技术，它通过使用高能激光束逐点熔化合金粉末，并实现合金原位凝固。

再结晶对DD6单晶高温合金轴向高周疲劳性能的影响韩梅;谢洪吉;李嘉荣;董建民;岳晓岱;喻健;杨亮【摘要】为了研究再结晶对二代单晶高温合金DD6高周疲劳性能的影响,对标准热处理的DD6合金进行表面吹砂处理,然后分别在1120℃和1315℃保温4h,以获得不同类型的再结晶组织.在疲劳试验机上分别测试了光滑和含再结晶的DD6合金试样在1070℃的轴向高周疲劳寿命.采用SEM观察DD6合金再结晶组织及疲劳断口.结果表明:胞状再结晶和等轴再结晶降低了DD6合金的轴向高周疲劳性能,胞状再结晶作用小于等轴再结晶;含再结晶的DD6合金试样的轴向高周疲劳断裂机制为类解理断裂和枝晶间的局部韧窝断裂共存的混合断裂;再结晶使DD6合金试样变为多源疲劳断裂.高温条件下,再结晶晶界的存在加快合金试样的氧化损伤,显著缩短早期疲劳裂纹的萌生和扩展时间,降低合金的轴向高周疲劳性能.【期刊名称】《材料工程》【年(卷),期】2019(047)006【总页数】8页(P161-168)【关键词】单晶高温合金;DD6;再结晶;轴向高周疲劳性能【作者】韩梅;谢洪吉;李嘉荣;董建民;岳晓岱;喻健;杨亮【作者单位】中国航发北京航空材料研究院先进高温结构材料重点实验室 ,北京100095;中国航发北京航空材料研究院先进高温结构材料重点实验室 ,北京100095;中国航发北京航空材料研究院先进高温结构材料重点实验室 ,北京100095;中国航发北京航空材料研究院先进高温结构材料重点实验室 ,北京100095;中国航发北京航空材料研究院先进高温结构材料重点实验室 ,北京100095;中国航发北京航空材料研究院先进高温结构材料重点实验室 ,北京100095;中国航发北京航空材料研究院先进高温结构材料重点实验室 ,北京100095【正文语种】中文【中图分类】TG132.3再结晶是单晶涡轮叶片的重要冶金缺陷之一，它是通过形核和核心长大的方式来消除形变而产生畸变组织的过程。

DD6单晶高温合金760℃和1070℃拉伸行为与变形机制喻健;李嘉荣;史振学;刘世忠;韩梅【摘要】采用拉伸测试、扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)等手段研究了第二代单晶高温合金DD6在760℃和1070℃拉伸行为与变形机制.结果表明:DD6单晶高温合金760℃拉伸变形时,大量位错和层错切割γ'相,出现热激活硬化,拉伸应力-应变曲线表现双重阶段,断口为类解理断裂特征;1070℃拉伸变形时,位错主要以绕过γ'相方式在γ相通道运动,拉伸应力-应变曲线表现曲线特征,断口为韧窝断裂特征.【期刊名称】《航空材料学报》【年(卷),期】2015(035)005【总页数】8页(P13-20)【关键词】DD6;单晶高温合金;拉伸行为;断口形貌;显微组织【作者】喻健;李嘉荣;史振学;刘世忠;韩梅【作者单位】北京航空材料研究院先进高温结构材料重点实验室,北京100095;北京航空材料研究院先进高温结构材料重点实验室,北京100095;北京航空材料研究院先进高温结构材料重点实验室,北京100095;北京航空材料研究院先进高温结构材料重点实验室,北京100095;北京航空材料研究院先进高温结构材料重点实验室,北京100095【正文语种】中文【中图分类】TG132.3镍基单晶高温合金以优异的综合性能被广泛地用作先进航空发动机涡轮叶片材料［1～3］。

目前,国内外大量应用第二代单晶高温合金,DD6为我国自主研制成功的第二代单晶高温合金,可用作1100℃以下的涡轮工作叶片材料和1150℃以下的涡轮导向叶片材料［4～6］。

镍基单晶高温合金拉伸行为复杂,合金的屈服强度随温度的变化普遍可分为三个阶段,室温到600℃左右屈服强度基本保持不变或略有下降；600～800℃屈服强度随温度升高而反常上升；800℃以上屈服强度急剧下降［7］。

普遍认为单晶高温合金拉伸行为与位错在 L12结构的γ′相运动有关［8～10］。

DD6单晶合金蠕变特性及断裂机理张中奎;王佰智;刘大顺;温志勋;岳珠峰【期刊名称】《材料科学与工程学报》【年(卷),期】2012(030)003【摘要】在500MPa、900℃和300MPa、1000℃两种环境条件下,通过实验研究了[001]、[011]、[111]三种取向的镍基单晶合金DD6的蠕变特性及断裂机理。

结果表明：DD6单晶高温合金蠕变性能具有明显的晶体取向相关性,在相同的温度和应力条件下,三种取向的单晶合金寿命差别很大,温度是影响[001]取向单晶合金蠕变寿命的主要因素,而应力则是影响[011]和[111]取向单晶合金蠕变寿命的主要原因。

同时,晶体取向和实验条件的不同,都会使最小蠕变率发生变化,随着温度的升高,不同取向晶体的各向异性减弱,相同条件下,[111]取向最大蠕变量最大,[001]取向次之,[011]取向最小。

而晶体取向对断裂机理有直接的影响,[001]、[111]取向DD6单晶合金的断裂是由微孔引起的断裂,[011]取向的DD6单晶合金在900℃、500MPa条件下的蠕变断裂为滑移断裂,1000℃、300MPa条件下的断裂为滑移面断裂和韧窝断裂二者兼有的混合型断裂。

【总页数】5页(P375-379)【作者】张中奎;王佰智;刘大顺;温志勋;岳珠峰【作者单位】西北工业大学工程力学系先进材料测试中心,陕西西安710129;西北工业大学工程力学系先进材料测试中心,陕西西安710129;西北工业大学工程力学系先进材料测试中心,陕西西安710129;西北工业大学工程力学系先进材料测试中心,陕西西安710129;西北工业大学工程力学系先进材料测试中心,陕西西安710129【正文语种】中文【中图分类】O733【相关文献】1.表面状态对DD6镍基单晶合金在950℃氧化行为的影响 [J], 胡叶兵; 朱亚威; 程从前; 曹铁山; 赵杰2.DD6单晶合金涡轮叶片排气窗裂纹分析 [J], 田昊; 宋文兴; 马世岩; 王雷; 李青3.微波消解-电感耦合等离子体发射光谱法测定DD6单晶合金中铝、铬、钴 [J], 朱天一; 冯典英; 李本涛; 巩琛; 李颖; 黄辉4.喷丸对DD6单晶合金表层状态及低周疲劳性能的影响 [J], 杨红超;于洋;刘德林;杨文慧5.钎焊热循环对DD6单晶合金微观组织的影响 [J], 冯洪亮;陈波;任海水;李文文;毛唯;熊华平;程耀永;陈昊因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

DD6单晶精铸薄壁试样定向凝固过程数值模拟杨亮;李嘉荣;金海鹏;谢洪吉;韩梅;刘世忠【期刊名称】《材料工程》【年(卷),期】2014(000)011【摘要】针对单晶高温合金精铸薄壁试样制备困难的问题,建立了薄壁板形试样的有限元模型,采用ProCAST数值模拟的方法模拟DD6单晶精铸薄壁板形试样的定向凝固过程,研究了几何形状和工艺参数对定向凝固过程中温度场、温度梯度场及糊状区的影响.结果表明:薄壁板形试样中间部位工作端的温度梯度在60～65℃/cm 范围内,糊状区固相线较为平直,液相线的位置在近炉壁一侧较低,远炉壁一侧较高.几何形状对单晶高温合金试样定向凝固过程有重要影响,提高浇注温度或降低抽拉速率有助于薄壁板形试样固液界面前沿液相温度梯度增大、糊状区宽度减小.单晶高温合金精铸薄壁试样定向凝固过程数值模拟结果与实际浇注结果吻合,凝固过程数值模拟为单晶精铸薄壁试样的制备提供了技术支持.【总页数】8页(P15-22)【作者】杨亮;李嘉荣;金海鹏;谢洪吉;韩梅;刘世忠【作者单位】北京航空材料研究院先进高温结构材料重点实验室,北京100095;北京航空材料研究院先进高温结构材料重点实验室,北京100095;北京航空材料研究院先进高温结构材料重点实验室,北京100095;北京航空材料研究院先进高温结构材料重点实验室,北京100095;北京航空材料研究院先进高温结构材料重点实验室,北京100095;北京航空材料研究院先进高温结构材料重点实验室,北京100095【正文语种】中文【中图分类】TG244;TG132.3【相关文献】1.DD6单晶高温合金导向叶片定向凝固过程数值模拟 [J], 谢洪吉;李嘉荣;金海鹏;刘世忠;熊继春2.单晶高温合金定向凝固过程数值模拟 [J], 刘世忠;李嘉荣;唐定忠;钟振纲3.单晶涡轮叶片定向凝固过程应力场数值模拟 [J], 李世峰;何爱杰;邱飞4.DD6单晶试样结构对热拉伸性能的影响 [J], 李世峰;张定华;罗秋生;吴长波;刘强军5.单晶叶片定向凝固过程的数值模拟研究 [J], 王海洋; 张琼元; 李林蓄; 马德新; 杨照宏; 曾洪因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

高温热处理对带热障涂层DD6单晶高温合金互扩散行为及持久断裂特征的影响董建民;李嘉荣;牟仁德;赵金乾;史振学;刘世忠【摘要】采用电子束物理气相沉积方法在DD6单晶高温合金基体上制备了热障涂层,带涂层试样首先在1100℃空气气氛中分别进行了50h和100h热处理,然后在980℃/250MPa条件下进行持久实验,研究了持久断裂后合金与黏结层界面的互扩散行为、组织形貌以及断裂特征.结果表明:经过1100℃热处理,合金与黏结层之间的元素发生了互扩散,合金基体中Cr含量增加,而Re,Nb,Mo,Ta等元素向黏结层扩散;随热处理时间的增加,析出的不稳定相数量增多,持久断裂试样γ'目粗化程度增加;1100℃热处理带热障涂层持久断口为韧窝断口,与合金标准试样断口特征类似.【期刊名称】《材料工程》【年(卷),期】2014(000)006【总页数】6页(P51-55,61)【关键词】热障涂层;高温热处理;DD6;互扩散行为;持久断裂【作者】董建民;李嘉荣;牟仁德;赵金乾;史振学;刘世忠【作者单位】北京航空材料研究院先进高温结构材料重点实验室,北京100095;北京航空材料研究院先进高温结构材料重点实验室,北京100095;北京航空材料研究院金属腐蚀与防护研究室,北京100095;北京航空材料研究院先进高温结构材料重点实验室,北京100095;北京航空材料研究院先进高温结构材料重点实验室,北京100095;北京航空材料研究院先进高温结构材料重点实验室,北京100095【正文语种】中文【中图分类】TG174.444随着航空发动机向高推重比方向发展，涡轮进口温度不断提高，涡轮叶片等热端部件用高温合金在过去的30多年的时间里取得了快速发展。

DD6单晶高温合金是我国自主研制成功的第二代镍基单晶高温合金，具有高温强度高、综合性能好、组织稳定及铸造工艺性能好等优点，该合金已在多种先进航空发动机涡轮叶片上获得应用［1，2］。