DD6单晶高温合金热处理过程中的再结晶组织演化

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再结晶对DD6单晶高温合金轴向高周疲劳性能的影响

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。

抽拉速率对DD6单晶高温合金组织的影响

８
材料工程／２１００年１期１
抽拉速率对ＤＤ６单晶高温合金组织的影响
ＥｆｅｔｏｉｈｒｗｉｇＲａｅｏｎＭｉｒｓｒｃｕｅｏｆｆｃｆＷｔｄａｎｔｃｏｔｕｔｒＳｉｇｅＣｒｓａｐｒｌｏｎｌｙｔｌＳｕｅａｌｙＤＤ６
次枝晶间距逐渐变大。单位面积计算法测得一次枝晶间距分别为３８４０４７ｍ。图２为抽拉速率与枝晶３，３，４／￣间距的曲线拟合关系。
２２抽拉速率对铸态组织的影响．
１实验方法
在真空感应熔炼炉中制备母合金，ＩＰｌ真空在Ｓ —Ｉｌ
中图分类号：ＴＧ１２２３．文献标识码：Ａ文章编号：ｌＯ一３１２１）】００ — ３Ｏｌ４８（００ｌ一０８０
Ａｂｔａｔ：ＴｈｅｅｆｃｆｗｉｈｄａｎａｅｏｃｏｓｒｔｒｆｓｎｇｅｃｙｔｌｓｐｅａｌｓｒｃｆｅｔｏｔｒｗｉｇｒｔｎｍｉｒｔｕｃｕｅｏｉｌｒｓａｕｒｌｏｙＤＤ６ｗａｎｖｓｓｉｅ — ｔｇｔｄ．Ｔｈｅｕｌｓｓｉａｅｅｒｓｔｈｏｗｔｔｈａ，ｗｉｈｔｅｒａｉｇｏｔｄｒｗｉｒｔｔｉｒｅｄｒｔａｍｔｈｅｄｃｅｓｎｆｗｉｈａｎｇａｅ，ｈｅｐｒｍａｙｄｎｉｅｒｓａｉｎｃｅｓｓ，ｔｅｓｚｆ７ｐｃｎｇｉｒａｅｈｉｅｏｐｈｓｎｔｅｄｒｔｏｒｎｎｔｅｉｔｒｅｒｔｎｃｅｓｓｓｉｌａｅｉｈｅｄｎｉｅｃｅａｄｉｈｎｅｄｎｄｉｅｉｒａｅｌｇｈｔｙ，ｔｏｕｍｅｆａｔｏｆ７７ｅｔｔｃｄｅｒａｅｈｅｖｌｒｃｉｎｏ－ｕｅｉｃｅｓｓ，ａｈｅｅａｉｆｍａｎｅｅｅｔｅｒａｅ．ｎｄｔｅｓｇｒｇｔｏｎｏｉｌｍｎｓｄｃｅｓｓＫｅｒｓ：ｉｇｌｒｓａｕｐｒｌｏｙｗｏｄｓｎｅｃｙｔｌｓｅａｌｙ；ｗｉｈａｎｇｒｔｔｄｒｗｉａｅ；ｍｉｒｓｒｔｒｃｏｔｕｃｕｅ

DD6高温合金定向凝固枝晶生长的数值模拟研究_张航

粒生长捕获过程包括处理枝晶生长速度, 考虑热过冷、成分过冷及界面各向异性等因素[16~19]. 基于上述模型, 国内外学者[17~24] 广泛开展了枝晶凝固的数值模拟研究, 同时部分学者[23,25,26] 开展了透明合金枝晶生长过程的实验研究.
近年来, 相场方法和元胞自动机(CA)方法在模拟枝晶形貌及演化方面得到了快速发展: 相场模型考虑了晶体表面能、枝晶尖端动力学、最优生长取向等多种因素, 能够模拟枝晶的形貌细节, 同时许多学者[8~14]采用相场方法开展了从二元到多元、强制对流、二维到三维等多种角度模拟枝晶生长过程已经取得了较好的结果, 但相场法也具有网格尺寸较小、计算域有限、计算量巨大的特点, 因而不适用较大尺度计算, 难以实现与宏观凝固条件的耦合模拟. CA 方法由 Rappaz 和 Gandin[15]首次应用于模拟晶粒及枝晶组织凝固生长过程, 该方法结合了确定性方法和随机性方法的特点, 在模拟晶粒组织方面表现出了明显的优势. CA 方法耦合有限差分法(finite difference, FD)模拟金属凝固的质量守恒及能量守恒过程, 解决了传质与传热等计算问题; 采用瞬时形核模型和连续形核模型, 处理定向凝固组织形核过程, 反映了晶粒取向及位置的随机性特征; 晶
第 50 卷
第3期
2014 年 3 月第 345-354 页
ACTA METALLURGICA SINICA
Vol.50 No.3 Mar. 2014 pp.345-354
DD6 高温合金定向凝固枝晶生长的数值模拟研究*
张航 1) 许庆彦 1) 史振学 2) 柳百成 1)
1) 清华大学材料学院先进成形制造教育部重点实验室, 北京 100084 2) 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

DD6单晶高温合金热处理过程中的再结晶组织演化

１６
材料工程／２０１１年８期
种形态，一种粒子尺寸较小，在２００ｎｍ左右，一种 γ′相尺寸非常大，在１μｍ左右，枝晶间和枝晶干区域之间由晶界隔开，如图３（ｃ）所示。可以看出在１２７０℃条件下，合金的枝晶干发生了再结晶，再结晶晶粒为枝晶的
ｓｉｎｇｌｅｃｒｙｓｔａｌｓｕｐｅｒａｌｌｏｙ
２结果和分析
２．１铸态组织ＤＤ６合金的铸态组织为典型的枝晶结构，如图１
所示。枝晶间和枝晶干分别含有不同形态的γ′相，枝
２．２预处理温度对变形组织的影响合金１５００ｋｇ加载后，经过不同温度２ｈ的预处理
摘要：研究ＤＤ６单晶高温合金塑性变形后热处理过程中的组织演化。结果表明，１５００ｋｇ加载后，在铸态 γ′相溶解温度以下预处理没有再结晶现象，预处理后再进行固溶处理发生明显的再结晶；γ′相溶解温度以上预处理发生明显的再结晶，再结晶晶界细小，晶界由粗大 γ′相组成。与固溶态相比，时效处理后的再结晶深度变化不大，时效过程中，晶界由固溶态的窄晶界变为宽大的胞状晶界，并且有粒状Ｍ６Ｃ碳化物沿晶界析出。关键词：再结晶；热处理；ＤＤ６；单晶高温合金中图分类号：ＴＧ１３２．３＋２文献标识码：Ａ文章编号：１００１－４３８１（２０１１）０８－００１４－０５
２中国科学院金属研究所，沈阳１１００１６）ＱＵＹａｎ－ｐｉｎｇ１，ＬＩＵＬｉ－ｒｏｎｇ１，ＺＵＧｕｏ－ｑｉｎｇ１，ＪＩＮＴａｏ２，ＨＵＺｈｕａｎｇ－ｑｉ２（１ＳｈｅｎｙａｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｓｈｅｎｙａｎｇ１１０８７０，Ｃｈｉｎａ；２ＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＭｅｔａｌＲｅｓｅａｒｃｈ，ＣｈｉｎｅｓｅＡｃａｄｅｍｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅｓ，Ｓｈｅｎｙａｎｇ１１００１６，Ｃｈｉｎａ）

热等静压对第二代单晶高温合金DD6显微组织和力学性能的影响

热等静压对第二代单晶高温合金DD6显微组织和力学性能的影响郭会明;赵云松;郑帅;许剑伟;张剑;骆宇时;董建新【摘要】Effects of the hot‐isostatic pressing (HIP) temperature(1280 ,1300 ,1320℃) on microstruc‐tures and mechanical properties of a second generation single crystal superalloy DD 6 were investiga‐ted .T he results show that the HIP treatment significantly decrease the cast porosity number of DD 6 compared with standard treatedspecimens .Especially ,the cast porosity volume fraction is deceased from 0 .31% to 0 .04% after the HIP treatment of 1300℃/100MPa ,4h .The cast eutectic volume fractions are remarkably reduced with increasing HIP temperature .The HIP treatments nearly un‐changed the creep lives ,While they greatly promote the low cycle fatigue lives .The elimination of cast microspores using the HIP treatment of 1300℃/100M Pa ,4h result in the inhibition of crack initi‐ation during fatigue and improve the low cycle fatigue lives one order of magnitude larger than that af‐ter standard heat treatment .%通过1280，1300℃和1320℃3个温度的热等静压实验，对比分析热等静压对第二代单晶高温合金DD6显微组织和力学性能的影响。

钠盐量影响下DD6_单晶高温合金的高温热腐蚀规律研究

装备环境工程第20卷第12期·10·EQUIPMENT ENVIRONMENTAL ENGINEERING2023年12月钠盐量影响下DD6单晶高温合金的高温热腐蚀规律研究杨百顺1，李彪1*，王思远1，张腾2，叶飞3（1.西北工业大学航空学院，西安 710072；2.空军工程大学航空工程学院，西安 710038；3.陆装驻株洲地区航空军事代表室，湖南株洲 412002）摘要：目的开展镍基单晶高温合金DD6在950 ℃下的热盐腐蚀试验（95%Na2SO4+5%NaCl），探明涂盐量和涂盐方式（周期涂盐和单次涂盐）对DD6高温热腐蚀的影响规律和机理。

方法结合扫描电子显微镜、X 射线能量色散谱、X射线衍射等设备，对不同涂盐量及涂盐方式下DD6的表面及横截面形貌进行观察分析，分析不同涂盐量和涂盐方式下DD6的高温热腐蚀机理。

结果DD6在950 ℃下主要发生碱性熔融热腐蚀，同时伴随氧化、硫化和氯化等过程。

高温热腐蚀使得DD6合金表面生成的保护性氧化膜被熔融态的腐蚀介质破坏，导致O、S、Cl等外部元素通过氧化膜的缺陷进入DD6基体中，在合金的亚表面发生内氧化、内硫化以及内氯化反应，横截面上出现明显的腐蚀层，其主要由氧化物以及硫化物组成。

随着热腐蚀的进行，DD6表面物质发生了剥蚀，沉积盐量的增加导致剥蚀现象越加严重，合金内部致密的组织结构也被破坏，横截面上出现了大量孔洞、裂纹等缺陷。

在相同涂盐量下，周期涂盐法使得DD6的腐蚀程度高于单次涂盐法。

结论DD6高温热腐蚀行为与涂盐量及涂盐方式密切相关，相同涂盐方式下，涂盐量越大，DD6热腐蚀更加严重。

涂盐量一定时，周期涂盐法使得DD6的热腐蚀剧烈程度大于单次涂盐法，且DD6在上述热腐蚀条件下均发生剥蚀破坏。

关键词：镍基单晶高温合金DD6；涂盐量；涂盐法；热腐蚀；腐蚀层；氧化层；内硫化层中图分类号：TG172 文献标识码：A 文章编号：1672-9242(2023)12-0010-10DOI：10.7643/ issn.1672-9242.2023.12.002High Temperature Hot Corrosion of Single Crystal Superalloy DD6 Subjectto Varying Amounts of Sodium Salt DepositedYANG Bai-shun1, LI Biao1*, WANG Si-yuan1, ZHANG Teng2, YE Fei3(1. School of Aeronautics, Northwestern Polytechnical University, Xi'an 710072, China; 2. School of Aeronautical Engineering,Air Force Engineering University, Xi'an 710038, China; 3. Zhuzhou Air Force Land Transportation RepresentativeOffice, Hunan Zhuzhou 412002, China)收稿日期：2023-11-11；修订日期：2023-12-11Received：2023-11-11；Revised：2023-12-11基金项目：国家自然科学基金（12072272）；重点实验室基金（2022-xxxx-LB-020-04）Fund：The National Natural Science Foundation of China (12072272); Science and Technology on Scramjet Laboratory Project of China (2022- xxxx-LB-020-04)引文格式：杨百顺, 李彪, 王思远, 等. 钠盐量影响下DD6单晶高温合金的高温热腐蚀规律研究[J]. 装备环境工程, 2023, 20(12): 10-19. YANG Bai-shun, LI Biao, WANG Si-yuan, et al. High Temperature Hot Corrosion of Single Crystal Superalloy DD6 Subject to Varying Amounts of Sodium Salt Deposited[J]. Equipment Environmental Engineering, 2023, 20(12): 10-19.*通信作者（Corresponding author）第20卷第12期杨百顺，等：钠盐量影响下DD6单晶高温合金的高温热腐蚀规律研究·11·ABSTRACT: This study delves into the high-temperature hot corrosion behavior of the Ni-based single-crystal superalloy DD6, employing a hot salt corrosion test (95wt.%Na2SO4+5wt.%NaCl) conducted at 950 . The effects of deposition manner, i.e.,℃periodic deposition and single deposition, and salt amount on the corrosion mechanisms were studied. The experimental results revealed that the superalloy undergoes alkaline molten hot corrosionat the elevated temperature of 950 . The protective su℃r-face oxide film was found to deteriorate to corrosion, resulting in internal oxidation, internal sulfidation, and internal chlorina-tion in the subsurface of the superalloy. Notably, a discernible corrosion layer, primarily composed of oxides and chlorides, was observed. As the hot corrosion progresses, the surface substance of the superalloyexperienced spallation, with a more substantial deposition of salt leading to more severe spallation.The severity of high-temperature hot corrosion is intricately linked to both the amount and manner of salt deposition, where a higher salt quantity correlates with more pronounced corrosion. Comparative analysis indicated that the periodic deposition exacerbated the hot corrosion when contrasted with the single deposition manner.The consequential surface spallation resulting from hot corrosion has the potential to significantly compromise the structural in-tegrity of the single-crystal superalloy.KEY WORDS: Nickel-based single crystal superalloy DD6; salt deposition amount; salt deposition manner; hot corrosion; cor-rosion layer; oxide layer; internal sulfide layer由于镍基单晶高温合金具有优异的高温强度、抗蠕变、抗疲劳、抗氧化以及耐热腐蚀等性能，被广泛用于航空发动机涡轮叶片、燃烧室等关键热端部件[1-5]。

不同使用温度下DD6单晶高温合金的组织演变行为

不同使用温度下DD6单晶高温合金的组织演变行为史振学;刘世忠;熊继春;李嘉荣【摘要】The second generation single crystal superalloy DD6 after standard heat treatment was heat-treated at 1100, 1150, 1200, 1250, 1300 and 1320℃ for 1 h, respectively, and was then air cooled. The microstructures of the alloy heat-treated at different temperatures were investigated by SEM. The microstructure evolution mechanism of the alloy was estimat using JMatPro software and DSC.The results show that the size ofγ′ phase slightly increases after DD6 super alloy heat-treatment at 1100, 1150 and 1200℃. The size ofγ′ phase increases apparently and its size distribution is very uneven after heat treatment at 1250℃. The small part ofγ′ phase has serratedγ′/γ phase surface as a result of incomplete solution and the irr egular smallγ′ phase is majorafter heat-treatment at 1300℃. While the irregular smallγ′phase precipitates again, followed complete solution after heat-treatment at 1320℃. The size, shape and volume fraction ofγ′ phase vary with the heat treatment temperatu res because it grows, dissolves or precipitates again. The volume fraction ofγ′ phase decreasesto different degrees after heat-treatment at different temperatures except 1100℃. There is no fine secondγ′ phase in theγ matrix channel of the alloy after standard heat-treatment and heat-treatment at 1320℃. But the fine secondγ′ phase precipitates in theγ matrix channel after heat-treatment at temperature range of 1100−1300℃. Different microstructures are obtained after heat-treatment at differenttemperatures, which indicates that the using temperature has obvious effect on the microstructure of the alloy.%对完全热处理后的第二代单晶高温合金DD6分别在1100、1150、1200、1250、1300和1320℃温度下保温1 h 后再进行空冷处理。

单晶高温合金的变形行为和再结晶研究

单晶高温合金的变形行为和再结晶研究XXX北京科技大学材料学院100083 北京摘要：本篇文章概述了单晶高温合金（主要是镍基单晶高温合金）的变形行为，尤其是蠕变性能。

还有单晶高温合金的再结晶方面的一个总结性结论。

关键词：单晶高温合金，变形行为，蠕变，再结晶The deformation behavior and recrystallization of singlecrystal superalloyWuRihanSchool of Materials Science and Engineering, University of Science and TechnologyBeijing, 100083, BeijingAbstract: This article summarizes the deformation behaviour, especially the creep deformation, of the single crystal superalloy. And it also made a summary recrystallization to the recrystallization behavior of the single crystal superalloy.Keywords: single crystal superalloy，deformational behavior，creep deformation，recrystallization 1引言从80年代初第一代单晶高温合金研制成功以来，单晶合金的发展甚为迅速，第二代、第三代单晶合金相继出现和应用，为航空发动机和地面燃气轮机的性能大幅度提高做出了重大贡献。

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。

为了满足高性能航空发动机的设计需求，多年来，各国十分重视镍基单晶高温合金的研制和开发。

单晶高温合金DD6热变形再结晶行为_姚志浩

Abstract： In order to explore recrystallization of single crystal superalloy DD6 during hot deformation，its mechanical property and microstructure，and critical deformation of recrystallization were investigated by Gleeble1500 compression simulator and electron backscatter diffraction （ EBSD ） method． The results indicate that recrystallization of the single crystal increases with the increasing of deformation temperature and deformation amount，and with the decreasing of deformation rate． The mechanism of recrystallization of single crystal superalloy DD6 is discontinuous dissolution and precipitation of phases，which lead to the change of orientation between grains． In addition，the engineering strain is more than 6% that the recrystallization can happen at 10901050 ℃ with strain rate of 0. 11 s － 1 for single crystal superalloy DD6． Key words： single crystal superalloy DD6 ； hot deformation； recrystallization mechanism； EBSD DOI:10.13289/j.issn.1009-6264.2014.06.018

DD6单晶叶片的γ′相演化

DD6单晶叶片的γ′相演化薛燕鹏1,2, 杨亮1,2, 喻健1,2, 刘世忠1,2, 李嘉荣1,2（1．中国航发北京航空材料研究院，北京 100095；2．先进高温结构材料重点实验室北京 100095）摘要：采用扫描电子显微镜（SEM）等手段研究DD6单晶涡轮叶片典型截面的γ′相演化规律。

结果表明：与铸态组织相比，热处理态叶片各典型截面枝晶间区域的γ′相尺寸显著细化，枝晶间和枝晶干区域的γ′相尺寸趋于一致，分散度趋向减小，γ′相立方化程度提高；叶片各截面枝晶干和枝晶间区域的铸态和热处理态γ′相的尺寸均遵循正态分布规律；热处理态叶片叶身截面γ′相尺寸小于榫头，叶身截面中部位置γ′相尺寸大于前缘、尾缘γ′相尺寸。

关键词：镍基高温合金；DD6；单晶涡轮叶片；γ′相doi：10.11868/j.issn.1005-5053.2020.000023中图分类号：TG132.3 文献标识码：A 文章编号：1005-5053(2020)06-0008-08我国从20世纪90年代开始研制低成本二代单晶高温合金DD6[1-2]。

由于其具有优良的高温力学性能、优越的高温抗氧化能力和可铸性，DD6单晶高温合金被广泛应用于航空发动机涡轮部分的热端部件。

研究者们对DD6单晶高温合金开展了大量工程化应用研究[3-7]。

镍基单晶高温合金优异的高温力学性能主要缘于γ相基体中大量析出的共格γ′相组织[8-10]，γ′相的形貌、体积分数和尺寸分布是研究者关注的焦点[11-13]。

在镍基高温合金定向凝固的连续冷却过程中，γ′相的析出行为与冷却速率密切相关。

在接近平衡状态的相对低冷却速率的条件下，一次γ′相和二次γ′相析出的尺寸分布被称作双模态γ′相尺寸分布[14]。

而在相对较高的冷却速率条件下（高于10 ℃/s），单一γ相基体会转变为单模态尺寸分布的超细γ′相[15]。

事实上，这些γ′相的不同尺寸分布模型主要是基于探索等轴晶镍基高温合金而获得的[16-19]，而单晶高温合金的γ′相尺寸分布研究较少。

DD6单晶高温合金氧化物夹杂形成的热力学计算及分析

对夹杂物形成机理和合金净化工艺的认识，同时也为
度，Ｋ。
一
式中：Ｒ为气体常数，８．３１４Ｊ・Ｋ・ｔｏｏｌ；Ｔ为温
计算Ｍ组元的活度ａＭ时，依照Ｔｈｅｒｍｏ — ｅａｌｃ热
进一步研究复杂成分的合金提供了指导。ＤＤ６是我国自主研制的第二代镍基单晶高温合金］，具有高温强度高，综合性能好，组织稳定等优点。但是由于ＤＤ６合金成分复杂，且缺少镍基高温合金相应的热力学参数，目前对其熔炼和凝固过程中氧化物
压，Ｐａ
（１）
（２）
２结果与分析
２．１氧化物夹杂成分确定
实际反应常数Ｋ将受实际氧活度ａ及凝固条件等因图ｌ（ａ）是采用ＪＭａｔＰｒｏ分析软件得到的ＤＤ６合
金析出相Ｍ２Ｏ。的成分组成。由图可知，Ｍ２Ｏ。相中
式中：ａＭ，ａ。分别为镍合金液中Ｍ元素和Ｏ元素的平
衡态活度；ａ，Ｍ，ａ分别为镍合金液中Ｍ元素和Ｏ元素
的实际活度；ａ胁。为氧化产物的活度。若Ｋ ≤Ｋ，反应形成Ｏ，最终可能发展成为夹杂而存在于合金
Ｆｉｇ．３ＴｈｅｖａｒｉａｔｉｏｎｏｆｅｑｕｉｌｉｂｒｉｕｍＣａａｎｄＭｇｐａｒｔｉａｌｐｒｅｓｓｕｒｅｄｕｒｉｎｇａｌｌｏｙｉｎｇｔｒｅａｔｍｅｎｔ

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

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］。

DD6单晶高温合金初熔组织演变机制研究

得优异的高温力学性能[2-3]。单晶高温合金的固溶处理一般在 γ'相完全固
溶温度以上、初熔温度以下的热处理窗口中进行[4]。若固溶温度过低，则合金元素扩散不充分、共晶组织和铸态 γ′相不能充分回溶，无法获得足够均匀的成分和组织；若固溶温度过高，则合金发生初熔，初熔组织与正常合金组织有显著不同，还有可能形成显微孔洞[5-6]，降低合金高温强度[7]。
虽然单晶高温合金应尽量避免初熔现象发生，并严格控制初熔组织含量[8]，但与单晶高温合
[收稿日期] 2019 年 3 月 15 日 [修订日期] 2019 年 5 月 20 日 [基金项目] 国家重点研发计划专项项目（2017YFB0701503） [作者简介] 韩梅（1973 年−），女，高级工程师，主要从事单晶高温合金及其铸件研制等方面的研究。
Beijing Institute of Aeronautical Materials, Beijing 100095, China) Abstract: The evolution of the incipient melting microstructure of the second-generation single crystal superalloy DD6 was studied during heat treatment at 1 330 ℃, slightly higher than its solution heat treatment window. After heat treated for 0.5 h, incipient melting occurs at interdendrites, and some of the incipient melting regions have a pore at the center; with the holding time increasing, incipient melting microstructure fades away gradually and totally disappears after 8 h. The experimental results are analyzed by thermodynamic and kinetic calculations. The solidus temperature of the interdendrite region of as-casting DD6 single crystal superalloy is apparently lower than that of the dendrite arm region because of severe dendrite segregation. During the heat treatment at a temperature slightly higher than the solidus temperature, incipient melting occurs initially; it fades away gradually with the improvement of element homogenization degree, and finally turns to normal microstructure. Key words: DD6; single crystal superalloy; heat treatment; incipient melting; pore

单晶高温合金dd6高温显微组织演化规律研究

单晶高温合金dd6高温显微组织演化规律研究
单晶高温合金DD6是一种具有优异高温力学性能和耐蠕变性
的材料，被广泛应用于航空、航天等领域。

DD6高温合金的显微组织演化规律主要涉及相变、析出和晶
粒长大等过程。

下面将对这些过程进行详细说明：
1. 相变：DD6高温合金在高温条件下经历固溶和析出相变过程。

固溶是指合金中的元素在固态溶解于基体中，形成固溶体。

在高温条件下，固溶体会发生析出相变，即固溶体中的溶质元素会形成析出相。

相变过程中的原子重排和位错运动是影响显微组织演化的重要因素。

2. 析出：DD6高温合金中的析出相主要包括γ'相和γ"相。

γ'相
是由镍、铝和钛等元素组成的强化相，γ"相是由硼、铌和钛等
元素组成的强化相。

在高温合金的固溶体中，这些硬质相会从固溶体中析出出来。

析出过程中的相间相互作用、成核和生长是影响析出相形貌和尺寸的关键因素。

3. 晶粒长大：在高温合金中，晶粒长大是显微组织演化的一个重要过程。

晶粒长大是指晶粒之间的相互吞噬和扩张，使得晶粒尺寸增大。

晶界能的降低和晶粒边界的运动是晶粒长大的驱动力。

通过对DD6高温合金显微组织演化规律的研究，可以进一步
优化合金的热处理工艺和合金设计，提高其高温力学性能和耐蠕变性能。

热处理工艺对金属合金材料的再结晶行为和塑性变形的影响

热处理工艺对金属合金材料的再结晶行为和塑性变形的影响热处理工艺是金属加工中非常重要的一种处理方法，通过控制材料的温度和时间，在一定条件下对金属进行加热和冷却，从而显著改变金属的组织结构和性能。

其中，对于金属合金材料来说，热处理工艺对其再结晶行为和塑性变形具有显著的影响。

再结晶是金属合金材料经历了塑性变形后，由于外界条件的改变，其晶粒重新长大和重排的过程。

热处理过程中的加热阶段能够提高金属的温度，使材料内部的晶粒再度溶解，然后通过冷却来形成新的晶界，从而降低塑性变形所带来的应力和变形残余。

同时，再结晶还可以显著改善材料的力学性能，提高其塑性、强度和韧性等。

热处理工艺对金属合金材料的再结晶行为具有以下几个方面的影响：首先，热处理温度对再结晶过程的速度和程度有着显著的影响。

较低的温度会降低再结晶的速度，使晶粒长大速度较慢，从而导致晶粒细小、均匀性差的结构。

而较高的温度则会加速晶粒的溶解和再长大过程，使晶粒更大、更均匀。

其次，热处理时间也是影响再结晶行为的重要因素。

较短的热处理时间会限制晶粒的长大和结晶过程，导致其晶粒细小、均匀性差。

而较长的热处理时间则会使晶粒更加长大、均匀。

此外，金属合金材料的成分和微量元素的存在也会对再结晶行为产生影响。

不同的成分和微量元素会影响晶界移动的速度和晶粒的长大速度，从而影响再结晶行为的结果。

除了对再结晶行为的影响外，热处理工艺也对金属合金材料的塑性变形具有显著的影响。

通过热处理，可以改善材料的塑性变形性能，提高其延展性和抗拉强度。

总之，热处理工艺对金属合金材料的再结晶行为和塑性变形具有显著的影响。

通过合理的热处理工艺，可以显著改善金属合金材料的性能，提高其使用寿命和性能稳定性。

因此，在金属加工中，热处理工艺是一种非常重要的工艺方法，需要科学合理地进行设计和应用。

除了温度、时间和成分对再结晶行为的影响外，热处理工艺对金属合金材料的塑性变形也有直接的影响。

首先，热处理工艺可以通过改变材料的晶粒尺寸和形状，从而显著影响材料的塑性变形行为。

DD6单晶合金的高温低周疲劳机制

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单晶合金的高温低周疲劳机制 0 F F
李影.苏彬
北京航空材料研究院 " 北京 & * J室 . # # # + J 摘要!本文研究了两种高温条件下三种多滑移取向的镍基单晶合金 F 0的高温低周疲劳机制 K 结果表明 . F 合金低周疲劳裂纹以不同的机制在试样表面及亚表面上萌生萌生位置与试验过程中的塑性应变幅及 0 . F F 温度有关 K对于 L 取向 . 面的结晶学断裂面以及非结 # # & M , 0 # N和 + ) # N 温度条件的裂纹扩展面分别为沿 O & & & P 晶学断裂面 K 撕裂棱 Q 裂纹前端微裂纹的桥接等因素是阻滞主裂纹扩展的主要机制 K 关键词 ! 航空 Q 航天推进系统 (单晶高温合金 (低周疲劳 (裂纹萌生 (裂纹扩展文献标识码 !R 中图分类号 !@" J # C "
" 试验结果
-合金在 ) # $ 时疲劳寿命与总应变范围 A A 及晶体取向的关系如图 !所示 + 从图中可以看出 ’ 取向对寿命的影响非常大 ’ 为寿命最长的取 B # # ! C 向’ 然后依次为 B 和B 在所试验的寿命范 # ! ! C ! ! ! C +
图! ) # $ 时疲劳寿命与总应变幅的关系 G ! = D E F H I J K E L M ; & E NO H K PH H MQ J K E F R HI E Q HJ M SK L K J I ) # $ ; K T J E MT J M F HJ K

抽拉速率对DD6单晶高温合金650℃低周疲劳性能的影响

抽拉速率对DD6单晶高温合金650℃低周疲劳性能的影响刘维维;唐定中;李嘉荣;刘世忠;熊继春【摘要】The bars of single crystal superalloy DD6 were prepared with withdrawing rates of 2mm/min, 4.5mm/min, 7mm/min. The low cycle fatigue properties of alloy with different with drawing rates were studied comprehensively at 650℃. The fatigue fracture morphology and microstructure were investigated using SEM and TEM. The results show that with the increasing of withdrawing rate, the size of γ' precipitates decreases and quadratic dendrite arm spacing developed gradually. Primary dendrite arm spacing is little related to withdrawing rate. Alloy with the withdrawing rate of 4.5mm/min has the longest low cycle fatigue among the withdrawing rates. It was founded that DD6 alloy exhibited cycle stability at most strain amplitude. The fatigue crack favorably initiated at the sub-surface, and reduced along with the strain amount. The fatigue propagation characteristics of the first stage changed from cleavage-like fatigue facet into ragged fatigue facet. Fatigue crack extended along one or more {111} sliding surfaces.%采用2mm/min,4.5mm/min和7mm/min的抽拉速率制备了DD6单晶高温合金试棒.研究了抽拉速率对合金650℃低周疲劳性能的影响.利用扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)分析了疲劳试样的断口形貌和微观组织.研究结果表明:随抽拉速率的增大,γ’相尺寸减小,一次枝晶间距差异不大,二次枝晶呈发达的趋势.抽拉速率4.5 mm/min的合金650℃低周疲劳寿命最长.DD6合金表现为基本稳定的循环应力响应行为.疲劳裂纹主要萌生于试样亚表面,随应变量降低,裂纹扩展第一阶段断裂特征由类解理断裂面向锯齿状断面转变.疲劳裂纹沿一个或者多个｛111｝滑移面扩展.【期刊名称】《航空材料学报》【年(卷),期】2012(032)002【总页数】5页(P8-12)【关键词】DD6;单晶高温合金;抽拉速率;低周疲劳【作者】刘维维;唐定中;李嘉荣;刘世忠;熊继春【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+2;TG113.25+5单晶高温合金是航空发动机重要的关键材料之一。

涂层扩散热处理工艺对DD6单晶高温合金组织和力学性能的影响

涂层扩散热处理工艺对DD6单晶高温合金组织和力学性能的影响镍基单晶合金因其优异的综合性能被选为航空发动机涡轮转子叶片和导向叶片的制备材料。

涡轮叶片的工作环境非常恶劣，所受力学载荷复杂，还须经受高温氧化的残酷考验。

为了提高单晶高温合金的抗氧化、耐热腐蚀性能，在其表面制备高温热防护涂层是比较有效的办法。

目前，高温热防护涂层已经与高温材料、高效气冷并列为航空发动机涡轮叶片的三大关键技术。

扩散热处理工艺能够增加涂层和基体之间的结合力，是涂层工艺的重要环节。

试验所用材料为我国自主研制的第二代镍基DD6单晶高温合金（简称DD6合金），其性能达到甚至超过国外广泛应用的第二代单晶合金。

为了确定涂层扩散热处理工艺和合金标准热处理工艺的匹配性，本文研究了涂层扩散热处理工艺对DD6合金组织和力学性能的影响，为制定合金涂层的扩散热处理工艺提供依据。

1试验材料及方法试验材料为DD6合金，其化学成分见表1。

采用选晶法在真空定向凝固炉中制备单晶高温合金试棒，试棒直径为15mm，长度为220mm。

用x射线衍射仪（X-ray diffractometer，XRD）测试试棒的晶体取向，选取偏离晶向10°以内的试棒进行后续试验。

试棒的标准热处理采用以下工艺进行：1290℃/1h+1300℃/2h+1315℃/4h，空冷（aircooling，AC）+1120℃/4h，AC+870℃/32h，AC。

取出部分试棒模拟合金涂层的扩散热处理工艺，即在870℃保温6h后AC处理。

标准热处理和扩散热处理工艺分别表示为HT和HT+870℃/6h。

将两种工艺处理后的试棒分别加工成拉伸试验试样、持久试验试样和高周疲劳试验试样，分别测试760℃时的拉伸性能、980℃/250MPa条件下的持久性能和700℃的高周疲劳性能。

用扫描电子显微镜（scanningelectronmicroscope，SEM）观察不同试验条件下的合金组织和断口形貌。

2结果与分析2.1显微组织图1为DD6合金标准热处理和扩散热处理后的组织。