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定向凝固柱晶提高高温合金材料蠕变断裂时间,增加蠕变断裂塑性

高温合金材料定向凝固柱晶的晶界定向排列并平行于应力主轴,消除了有害的横向晶界,推迟了蠕变裂纹的形成与扩展,因而高温合金材料蠕变断裂时间明显延长,第三阶段蠕变应变明显增加,因而蠕变断裂时间(持久时间)和蠕变塑性同时获得明显改善。高温合金材料研究的定向凝固DZ417G合金的结果表明,柱晶在900℃,300MPa条件下的持久时间较同一成分的等轴晶合金提高1倍,持久塑性提高2倍,可见,定向柱晶合金与等轴晶合金比较,实现了强韧化。

电热合金


高温合金材料生产时,将定向柱晶工艺稍作改进就可以制成单晶高温合金。单晶高温合金消除了一切晶界,高温合金材料蠕变强度和塑性进一步提高。镍基高温合金MarM200在982℃,206MPa条件下,等轴晶材料的蠕变断裂时间为38h,经定向凝固后柱晶材料的断裂时间达63h,单晶材料高达103h。蠕变断裂塑性分别为3%、35%和38%。

电热合金

单晶高温合金材料蠕变性能受晶体取向的影响非常明显,通常<100>取向抗蠕变性能最好,高温合金材料定向凝固和单晶状态都是<100>取向的性能。单晶合金PWA1480合金在760℃和982℃下三个主要取向的蠕变曲线。可以看出,在760℃时取向蠕变强度最高,最低。而在982℃时,取向最高取向弹性模量最低,在任何温度范围内都不变,所以取向单晶合金的热疲劳性能比等轴晶高2~3倍,因为决定热应力大小的弹性模量低40%。当然,不是所有单晶高温合金都存在此类相同的各向异性。


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