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嘉峪檢測(cè)網(wǎng) 2025-09-12 15:45
采用真空感應(yīng)熔煉工藝制備了不同鋯添加量(0,0.005%,0.025%,0.050%,質(zhì)量分?jǐn)?shù))的K465鎳基高溫合金,并進(jìn)行1210℃×4h熱處理,研究了鋯添加量對(duì)合金顯微組織、拉伸性能和高溫持久性能的影響。結(jié)果表明:不同鋯添加量試驗(yàn)合金中存在塊狀MC型碳化物、條狀和顆粒狀M6C型碳化物,以及γ/γ´共晶和顯微疏松;當(dāng)鋯添加量不大于0.025%時(shí),隨鋯添加量增加,顆粒狀碳化物含量先基本不變后增加,塊狀和條狀碳化物以及γ/γ´共晶和顯微疏松含量無(wú)明顯變化;當(dāng)鋯添加量增至0.050%時(shí),條狀和顆粒狀碳化物含量急劇降低,塊狀碳化物、γ/γ´共晶和顯微疏松含量均顯著增加。隨著鋯添加量的增加,試驗(yàn)合金的室溫抗拉強(qiáng)度無(wú)明顯變化,斷后伸長(zhǎng)率先基本不變后降低,在975 ℃/225 MPa下的持久斷裂時(shí)間先延長(zhǎng)后縮短。鋯的最佳添加量為0.025%,此時(shí)合金的持久斷裂時(shí)間最長(zhǎng),為70 h,室溫抗拉強(qiáng)度為1 020 MPa,斷后伸長(zhǎng)率為9%。
01研究背景
隨著航空發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展,發(fā)動(dòng)機(jī)推重比不斷提高,渦輪葉片服役溫度越來(lái)越高,這對(duì)葉片材料的綜合性能,尤其是高溫性能提出了更高要求。鎳基鑄造高溫合金是葉片材料的一種,其成分復(fù)雜,添加的微量元素主要起到晶界強(qiáng)化和晶界凈化作用。鋯元素作為鑄造高溫合金重要的晶界強(qiáng)化微量元素,在各類牌號(hào)高溫合金中均得到廣泛應(yīng)用,有關(guān)其在高溫合金中作用機(jī)理的研究工作也已開展較多。李亞敏等研究發(fā)現(xiàn),添加鋯可促進(jìn)K4169合金中鈮、鉬、鈦元素偏析,增加碳化物數(shù)量,提高Laves相初熔溫度,降低合金熔點(diǎn);楊道敏等研究發(fā)現(xiàn),鋯元素可以改善高溫合金的鑄造性能,減小鑄件的熱裂傾向;CHEN等和HUANG等研究發(fā)現(xiàn),鋯元素可限制高溫合金中的碳化物由MC向M23C6轉(zhuǎn)變,穩(wěn)定MC碳化物和基體界面;周鵬杰等研究發(fā)現(xiàn),隨著鋯含量的增加,M951合金的碳化物形貌由片狀或針狀向塊狀轉(zhuǎn)變,晶粒內(nèi)骨架狀碳化物減少,晶界上碳化物增多,導(dǎo)致合金拉伸性能略有提高,持久斷裂時(shí)間先延長(zhǎng)后縮短;周陽(yáng)等研究發(fā)現(xiàn),K417合金中添加鋯后,組織中共晶相含量和顯微疏松數(shù)量增加,持久斷裂時(shí)間先延長(zhǎng)后縮短??梢?,鋯元素會(huì)對(duì)高溫合金的凝固特性、顯微組織及鑄造性能產(chǎn)生影響,從而影響高溫合金的力學(xué)性能。
K465合金是在俄羅斯ЖС6У合金基礎(chǔ)上研制的一種合金化程度較高的鎳基鑄造高溫合金,其鎢、鉬、鈮等難熔元素含量高,具有優(yōu)異的高溫蠕變性能、高溫疲勞性能和高承溫能力,適用于制備航空發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪葉片、渦輪導(dǎo)向葉片及其他高溫結(jié)構(gòu)件,在航空領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。目前,尚未見有關(guān)鋯元素對(duì)K465高溫合金顯微組織和力學(xué)性能影響的研究報(bào)道。因此,作者采用真空感應(yīng)爐制備了添加不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)鋯的K465鎳基高溫合金,并對(duì)其進(jìn)行1210℃×4h的熱處理,研究了鋯添加量對(duì)合金顯微組織和性能的影響,以期為K465合金中鋯含量的控制提供理論依據(jù)和數(shù)據(jù)支撐。

02研究亮點(diǎn)


來(lái)源:機(jī)械工程原料