金属学报

作者：刘静, 张思倩, 王栋, 王莉, 陈立佳

单位：1 沈阳工业大学 材料科学与工程学院 沈阳 110870；2 中国科学院金属研究所 沈阳 110016；3 中国科学技术大学 材料科学与工程学院 沈阳 110016

关键词：Ta,镍基单晶高温合金,长时热暴露,长时蠕变,

基金：国家自然科学基金项目(51631008);国家自然科学基金项目(52071219);国家科技重大专项项目(J2019-IV-0006-0074);国家科技重大专项项目(2017-VI-0019-0091);国家科技重大专项项目(J2019-VI-0010-0124);航空发动机及燃气轮机基础科学中心项目(P2021-A-IV-001-002)

为进一步提高燃机叶片的服役温度，获得综合性能更优的镍基单晶高温合金，本工作研究了Ta含量对镍基单晶高温合金在900℃长时热暴露过程中组织损伤和性能退化规律的影响。利用SEM和TEM-EDS分析了Ta含量对抗热腐蚀镍基单晶高温合金微观组织及900℃、275 MPa 蠕变性能的影响。通过对比相同热暴露时间的不同Ta含量合金(2Ta、5Ta和8Ta)组织发现，随Ta含量的增加，γ'相尺寸无明显变化，但立方度有所提高，γ基体中的三次γ'相数量减少。随Ta含量由2%增加到5%，除热暴露4000 h时2种合金γ'相体积分数较为接近外，其余热暴露时间下5Ta合金的γ'相体积分数均高于2Ta合金；Ta含量进一步增加至8%，热暴露不同时间后γ'相体积分数均有所增加。随热暴露时间的延长，3种合金的900℃、275 MPa蠕变性能变化趋势存在差异：2Ta合金热暴露0~4000 h无明显变化，热暴露8000 h后性能明显降低；5Ta和8Ta合金的持久寿命均随热暴露时间的延长先升高后降低，分别在热暴露500和2000 h时达到峰值。随Ta含量的增加，合金稳态蠕变速率不断降低、蠕变寿命明显延长、峰值蠕变寿命向后推移，同时蠕变断后γ'相筏化程度和筏排结构完整度明显提高。合金蠕变性能的提升归因于蠕变初始状态中γ'相体积分数的提高、蠕变过程中γ'相筏排结构完整度和厚度的增加等综合因素。

来源：2024年第2期

《金属学报》期刊编辑部

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