本科畢設(shè)答辯

本科畢設(shè)答辯第1頁(yè)/共33頁(yè)研究背景研究?jī)?nèi)容研究方案1研究背景1.1高溫合金的發(fā)展歷程1.2鎳基單晶高溫合金的相組成1.3高溫蠕變過(guò)程的組織演變行為第2頁(yè)/共33頁(yè)1.1高溫合金的發(fā)展歷程鎳基高溫合金由于其優(yōu)異的高溫蠕變性能、抗氧化性能等，成為制備航空發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪葉片的首選材料。圖1.1航空發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪葉片制備工藝及承溫水平制備工藝：傳統(tǒng)鑄造（多晶）-定向鑄造（定向晶）-單晶高溫合金。隨著航空發(fā)動(dòng)機(jī)對(duì)推重比要求的不斷提高，必然導(dǎo)致渦輪前溫度的進(jìn)一步上升，在使用各種冷卻技術(shù)與熱障涂層后，裸合金承受溫度仍將達(dá)到1200攝氏度。因此，有必要研究1200℃下單晶高溫合金的各項(xiàng)性能。第3頁(yè)/共33頁(yè)研究背景研究?jī)?nèi)容研究方案1.1鎳基單晶高溫合金的相組成鎳基高溫合金通常由γ相（基體相）與γ’相（析出強(qiáng)化相）組成；傳統(tǒng)理論認(rèn)為[1]，保持γ’相體積百分?jǐn)?shù)在60-70％，并通過(guò)熱處理制度得到尺寸均一排列整齊的γ’相和聯(lián)通的γ通道，高溫合金擁有最優(yōu)異的綜合性能。圖1.2鎳基高溫合金標(biāo)準(zhǔn)熱處理態(tài)組織[1]M,F.andL.T.MetallurgicalTransactionsA,1989.7(20):p.1233-1238.γ相：面心立方結(jié)構(gòu)，對(duì)強(qiáng)化元素有較高的固溶度γ’相：重要的析出強(qiáng)化相，通常情況下與基體γ相共格或者半共格，面心立方L12超有序結(jié)構(gòu)然而在1200℃下，γ’相將發(fā)生顯著的回熔，造成服役狀態(tài)下γ’相體積分?jǐn)?shù)的下降，因此在1200℃下超高溫服役條件下，有必要將傳統(tǒng)高溫合金中較少考慮的γ’相體積分?jǐn)?shù)，作為一個(gè)影響因素進(jìn)行考量。第4頁(yè)/共33頁(yè)鎳基單晶高溫合金設(shè)計(jì)思路復(fù)雜，所含元素眾多，每種元素的含量及各元素間相互作用均有可能影響最終的合金性能，對(duì)各類合金元素可進(jìn)行粗略分類。

AlCrTaWCoMoTiReRuNbHfCBZrNi第一代PWA14805.010.012.04.05.0—1.5———————BalReneN43.79.04.06.08.02.04.2——0.5————BalSRR995.58.012.010.05.0—2.2———————Bal第二代PWA14845.65.09.06.010.02.0—3.0——0.1———BalCMSX-45.66.56.56.49.60.61.03.0——0.1———BalReneN56.27.07.05.08.02.0—3.0——0.2———Bal第三代CMSX-105.72.08.05.03.00.40.26.0——0.03———BalTMS-1385.92.95.65.95.92.9—4.92.0—0.1———BalReneN65.754.27.26.012.51.4—5.4——0.150.050.004—Bal第四代MC-NG6.04.05.05.0—1.00.54.04.0—0.1———BalEPM-1025.552.08.256.016.52.0—5.953.0—0.150.03——BalTMS-1625.82.95.65.85.83.9—4.96.0—0.09———Bal1.3高溫蠕變過(guò)程的組織演變行為在高溫合金的眾多性能中，高溫持久壽命是衡量高溫合金性能的一項(xiàng)重要指標(biāo)。高溫持久過(guò)程中一般會(huì)經(jīng)歷三個(gè)典型蠕變階段。蠕變第一階段（減速）、蠕變第二階段（穩(wěn)態(tài)）及蠕變第三階段（加速）。蠕變第一階段蠕變第二階段蠕變第三階段abc圖1.3高溫合金典型的蠕變曲線[2]ReedRC.TheSuperalloysFundamentalsandApplications[M].CambridgeUniversityPress;2006.第5頁(yè)/共33頁(yè)實(shí)驗(yàn)思路

設(shè)計(jì)γ'相形成元素含量增長(zhǎng)的三種合金獲得不同的γ'相體積百分?jǐn)?shù)觀察γ'相體積分?jǐn)?shù)對(duì)高溫持久過(guò)程組織演變行為的影響觀察不同的組織演變行為對(duì)位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)及失效模式的影響分析γ’相組織演變行為對(duì)單晶高溫合金1200℃持久性能的影響第6頁(yè)/共33頁(yè)研究背景研究?jī)?nèi)容研究方案2實(shí)驗(yàn)材料2.1實(shí)驗(yàn)合金的名義成分2.2實(shí)驗(yàn)合金的熱處理制度第7頁(yè)/共33頁(yè)實(shí)驗(yàn)材料

表2.1實(shí)驗(yàn)合金名義成分（wt％）

AlTaMoWReNiMS325.96.28-9.503Bal.IC217.5013-1501.5Bal.IC21SA8.03.09.5-10.501.5Bal.MS32為富Mo強(qiáng)化（8Mowt％）的鎳基單晶高溫合金；IC21為富鋁（7.5Alwt％）富鉬（13Mowt％）強(qiáng)化的Ni3Al基單晶高溫合金；IC21SA在IC21的基礎(chǔ)上降低3.5wt％Mo元素，同時(shí)添加0.5wt％Al元素與3wt％Ta元素。

γ’相形成元素γ相強(qiáng)化元素第8頁(yè)/共33頁(yè)實(shí)驗(yàn)材料

表2.2實(shí)驗(yàn)合金名義成分（at％）

AlTaMoWReNiMS3213.22.05.001.0Bal.IC2115.907.700.5Bal.IC21SA16.91.35.600.5Bal.

γ相強(qiáng)化元素圖2.1三種合金γ’相形成元素含量對(duì)比三種合金的γ'相形成元素含量基本呈階梯狀上升第9頁(yè)/共33頁(yè)實(shí)驗(yàn)材料

固溶制度一次時(shí)效制度二次時(shí)效制度MS321315°C/10h+(1330-1340)°C/20h1120°C/2h870°C/32hIC211310℃/10h+(1310-1330)℃/10h1100℃/2h870℃/32hIC21SA1320℃/10h+(1330-1345)℃/10h1150℃/2h870℃/32h表2.3三種單晶高溫合金的標(biāo)準(zhǔn)熱處理制度第10頁(yè)/共33頁(yè)研究背景研究?jī)?nèi)容研究方案3實(shí)驗(yàn)方法與結(jié)果分析3.1熱處理態(tài)組織觀察3.2熱暴露淬火試樣能譜分析3.3持久斷裂試樣不同位置組織觀察3.4持久斷裂試樣橫縱截面位錯(cuò)狀態(tài)觀察第11頁(yè)/共33頁(yè)實(shí)驗(yàn)方法與結(jié)果--1200℃/60Mpa持久性能試驗(yàn)圖3.1

高溫持久試樣尺寸示意圖第12頁(yè)/共33頁(yè)實(shí)驗(yàn)方法與結(jié)果--1200℃/60Mpa持久性能試驗(yàn)

1200℃/60Mpa持久壽命試驗(yàn)結(jié)果

1200℃\60MPa持久壽命（h）MS324:46IC2154:17IC21SA287:15傳統(tǒng)合金MS32在1200℃\60Mpa下持久壽命僅為4小時(shí)，完全無(wú)法服役；Ni3Al基單晶高溫合金IC21在1200℃\60Mpa下持久壽命為54小時(shí)；進(jìn)一步提升γ’相形成元素含量的IC21SA持久壽命大幅提升達(dá)到了287小時(shí)。第13頁(yè)/共33頁(yè)鎳基單晶高溫合金設(shè)計(jì)思路復(fù)雜，所含元素眾多，每種元素的含量及各元素間相互作用均有可能影響最終的合金性能，對(duì)各類合金元素可進(jìn)行粗略分類。

AlCrTaWCoMoTiReRuNbHfCBZrNi第一代PWA14805.010.012.04.05.0—1.5———————BalReneN43.79.04.06.08.02.04.2——0.5————BalSRR995.58.012.010.05.0—2.2———————Bal第二代PWA14845.65.09.06.010.02.0—3.0——0.1———BalCMSX-45.66.56.56.49.60.61.03.0——0.1———BalReneN56.27.07.05.08.02.0—3.0——0.2———Bal第三代CMSX-105.72.08.05.03.00.40.26.0——0.03———BalTMS-1385.92.95.65.95.92.9—4.92.0—0.1———BalReneN65.754.27.26.012.51.4—5.4——0.150.050.004—Bal第四代MC-NG6.04.05.05.0—1.00.54.04.0—0.1———BalEPM-1025.552.08.256.016.52.0—5.953.0—0.150.03——BalTMS-1625.82.95.65.85.83.9—4.96.0—0.09———Bal實(shí)驗(yàn)方法與結(jié)果—熱處理態(tài)組織觀察圖3.2三種合金標(biāo)準(zhǔn)熱處理態(tài)SEM照片(a)MS32(b)IC21(c)IC21SAcbaγ’相尺寸均一，排列整齊γ通道平直、聯(lián)通γ’相大小不一且存在重疊、嵌套γ通道不完全聯(lián)通

γ’相尺寸（um）γ通道寬度（nm）γ’相百分?jǐn)?shù)（%）MS320.4068.062.0IC210.5560.274.2IC21SA0.6154.585.5第14頁(yè)/共33頁(yè)鎳基單晶高溫合金設(shè)計(jì)思路復(fù)雜，所含元素眾多，每種元素的含量及各元素間相互作用均有可能影響最終的合金性能，對(duì)各類合金元素可進(jìn)行粗略分類。

AlCrTaWCoMoTiReRuNbHfCBZrNi第一代PWA14805.010.012.04.05.0—1.5———————BalReneN43.79.04.06.08.02.04.2——0.5————BalSRR995.58.012.010.05.0—2.2———————Bal第二代PWA14845.65.09.06.010.02.0—3.0——0.1———BalCMSX-45.66.56.56.49.60.61.03.0——0.1———BalReneN56.27.07.05.08.02.0—3.0——0.2———Bal第三代CMSX-105.72.08.05.03.00.40.26.0——0.03———BalTMS-1385.92.95.65.95.92.9—4.92.0—0.1———BalReneN65.754.27.26.012.51.4—5.4——0.150.050.004—Bal第四代MC-NG6.04.05.05.0—1.00.54.04.0—0.1———BalEPM-1025.552.08.256.016.52.0—5.953.0—0.150.03——BalTMS-1625.82.95.65.85.83.9—4.96.0—0.09———Bal實(shí)驗(yàn)方法與結(jié)果—熱暴露淬火試樣能譜分析AlTaMoReMS32γ2.06.010.15.0γ'4.513.04.50IC21γ3.8-17.21.8γ'5.9-8.50IC21SAγ4.23.114.52.5γ'6.96.16.80三種合金能譜分析得到的兩相元素組成（wt%）

γ相體積百分?jǐn)?shù)γ’相體積百分?jǐn)?shù)MS3262.537.5IC2151.748.3IC21SA3565第15頁(yè)/共33頁(yè)鎳基單晶高溫合金設(shè)計(jì)思路復(fù)雜，所含元素眾多，每種元素的含量及各元素間相互作用均有可能影響最終的合金性能，對(duì)各類合金元素可進(jìn)行粗略分類。

AlCrTaWCoMoTiReRuNbHfCBZrNi第一代PWA14805.010.012.04.05.0—1.5———————BalReneN43.79.04.06.08.02.04.2——0.5————BalSRR995.58.012.010.05.0—2.2———————Bal第二代PWA14845.65.09.06.010.02.0—3.0——0.1———BalCMSX-45.66.56.56.49.60.61.03.0——0.1———BalReneN56.27.07.05.08.02.0—3.0——0.2———Bal第三代CMSX-105.72.08.05.03.00.40.26.0——0.03———BalTMS-1385.92.95.65.95.92.9—4.92.0—0.1———BalReneN65.754.27.26.012.51.4—5.4——0.150.050.004—Bal第四代MC-NG6.04.05.05.0—1.00.54.04.0—0.1———BalEPM-1025.552.08.256.016.52.0—5.953.0—0.150.03——BalTMS-1625.82.95.65.85.83.9—4.96.0—0.09———Bal實(shí)驗(yàn)方法與結(jié)果—持久斷裂試樣組織觀察距斷口處0mm距斷口處10mm距斷口處5mm持久試樣不同位置經(jīng)歷的拉伸時(shí)間相同，但由于塑形變形使距斷口不同距離的實(shí)際應(yīng)力不同，造成距斷口不同距離的組織處于組織演變過(guò)程的不同階段。圖3.3高溫持久過(guò)程的應(yīng)力分布及SEM取樣位置示意圖因此，通過(guò)觀察距離斷口不同距離的組織得到合金的組織演變過(guò)程信息。第16頁(yè)/共33頁(yè)鎳基單晶高溫合金設(shè)計(jì)思路復(fù)雜，所含元素眾多，每種元素的含量及各元素間相互作用均有可能影響最終的合金性能，對(duì)各類合金元素可進(jìn)行粗略分類。

AlCrTaWCoMoTiReRuNbHfCBZrNi第一代PWA14805.010.012.04.05.0—1.5———————BalReneN43.79.04.06.08.02.04.2——0.5————BalSRR995.58.012.010.05.0—2.2———————Bal第二代PWA14845.65.09.06.010.02.0—3.0——0.1———BalCMSX-45.66.56.56.49.60.61.03.0——0.1———BalReneN56.27.07.05.08.02.0—3.0——0.2———Bal第三代CMSX-105.72.08.05.03.00.40.26.0——0.03———BalTMS-1385.92.95.65.95.92.9—4.92.0—0.1———BalReneN65.754.27.26.012.51.4—5.4——0.150.050.004—Bal第四代MC-NG6.04.05.05.0—1.00.54.04.0—0.1———BalEPM-1025.552.08.256.016.52.0—5.953.0—0.150.03——BalTMS-1625.82.95.65.85.83.9—4.96.0—0.09———Bal圖3.4

距離斷口0mm處組織SEM照片(a)MS32（6Al-6Ta-8Mo）(b)IC21（7.5Al-0Ta-13Mo）(c)IC21SA（8Al-3Ta-9.5Mo）abc撕裂的γ相筏排與應(yīng)力方向平行撕裂的γ相組織呈碎片狀γ'相γ相實(shí)驗(yàn)方法與結(jié)果—持久斷裂試樣組織觀察第17頁(yè)/共33頁(yè)鎳基單晶高溫合金設(shè)計(jì)思路復(fù)雜，所含元素眾多，每種元素的含量及各元素間相互作用均有可能影響最終的合金性能，對(duì)各類合金元素可進(jìn)行粗略分類。

AlCrTaWCoMoTiReRuNbHfCBZrNi第一代PWA14805.010.012.04.05.0—1.5———————BalReneN43.79.04.06.08.02.04.2——0.5————BalSRR995.58.012.010.05.0—2.2———————Bal第二代PWA14845.65.09.06.010.02.0—3.0——0.1———BalCMSX-45.66.56.56.49.60.61.03.0——0.1———BalReneN56.27.07.05.08.02.0—3.0——0.2———Bal第三代CMSX-105.72.08.05.03.00.40.26.0——0.03———BalTMS-1385.92.95.65.95.92.9—4.92.0—0.1———BalReneN65.754.27.26.012.51.4—5.4——0.150.050.004—Bal第四代MC-NG6.04.05.05.0—1.00.54.04.0—0.1———BalEPM-1025.552.08.256.016.52.0—5.953.0—0.150.03——BalTMS-1625.82.95.65.85.83.9—4.96.0—0.09———Bal圖3.5距離斷口5mm處組織的SEM照片(a)MS32（6Al-6Ta-8Mo）(b)IC21（7.5Al-0Ta-13Mo）(c)IC21SA（8Al-3Ta-9.5Mo）bacγ’相沿特定方向聯(lián)通形成與應(yīng)力方向垂直的筏排組織與應(yīng)力方向垂直的筏排組織γ’相發(fā)生不定向粗化沿非特定方向發(fā)生聯(lián)通部分形筏，長(zhǎng)度較短未參與形筏γ’相實(shí)驗(yàn)方法與結(jié)果—持久斷裂試樣組織觀察第18頁(yè)/共33頁(yè)鎳基單晶高溫合金設(shè)計(jì)思路復(fù)雜，所含元素眾多，每種元素的含量及各元素間相互作用均有可能影響最終的合金性能，對(duì)各類合金元素可進(jìn)行粗略分類。

AlCrTaWCoMoTiReRuNbHfCBZrNi第一代PWA14805.010.012.04.05.0—1.5———————BalReneN43.79.04.06.08.02.04.2——0.5————BalSRR995.58.012.010.05.0—2.2———————Bal第二代PWA14845.65.09.06.010.02.0—3.0——0.1———BalCMSX-45.66.56.56.49.60.61.03.0——0.1———BalReneN56.27.07.05.08.02.0—3.0——0.2———Bal第三代CMSX-105.72.08.05.03.00.40.26.0——0.03———BalTMS-1385.92.95.65.95.92.9—4.92.0—0.1———BalReneN65.754.27.26.012.51.4—5.4——0.150.050.004—Bal第四代MC-NG6.04.05.05.0—1.00.54.04.0—0.1———BalEPM-1025.552.08.256.016.52.0—5.953.0—0.150.03——BalTMS-1625.82.95.65.85.83.9—4.96.0—0.09———Bal圖3.6距離斷口10mm處組織的SEM照片(a)MS32（6Al-6Ta-8Mo）(b)IC21（7.5Al-0Ta-13Mo）(c)IC21SA（8Al-3Ta-9.5Mo）cbaγ’相不完全形筏的現(xiàn)象更為明顯不定向粗化現(xiàn)象更為顯著γ’相沿特定方向聯(lián)通形成與應(yīng)力方向垂直的筏排組織γ相被不定向粗化的γ’相完全包圍實(shí)驗(yàn)方法與結(jié)果—持久斷裂試樣組織觀察γ相體積百分?jǐn)?shù)γ’相體積百分?jǐn)?shù)MS3240.060.0IC2126.973.1IC21SA17.382.7第19頁(yè)/共33頁(yè)鎳基單晶高溫合金設(shè)計(jì)思路復(fù)雜，所含元素眾多，每種元素的含量及各元素間相互作用均有可能影響最終的合金性能，對(duì)各類合金元素可進(jìn)行粗略分類。

AlCrTaWCoMoTiReRuNbHfCBZrNi第一代PWA14805.010.012.04.05.0—1.5———————BalReneN43.79.04.06.08.02.04.2——0.5————BalSRR995.58.012.010.05.0—2.2———————Bal第二代PWA14845.65.09.06.010.02.0—3.0——0.1———BalCMSX-45.66.56.56.49.60.61.03.0——0.1———BalReneN56.27.07.05.08.02.0—3.0——0.2———Bal第三代CMSX-105.72.08.05.03.00.40.26.0——0.03———BalTMS-1385.92.95.65.95.92.9—4.92.0—0.1———BalReneN65.754.27.26.012.51.4—5.4——0.150.050.004—Bal第四代MC-NG6.04.05.05.0—1.00.54.04.0—0.1———BalEPM-1025.552.08.256.016.52.0—5.953.0—0.150.03——BalTMS-1625.82.95.65.85.83.9—4.96.0—0.09———Bal實(shí)驗(yàn)方法與結(jié)果—SEM小結(jié)1、三種合金在持久實(shí)驗(yàn)中均未有TCP相析出，證明三種合金的成分設(shè)計(jì)可保證了1200℃下良好

的組織穩(wěn)定性。2、每種合金1200℃熱暴露淬火態(tài)γ’相體積分?jǐn)?shù)均顯著下降，1200℃γ’相將發(fā)生明顯回熔。

三種合金標(biāo)準(zhǔn)熱處理態(tài)、1200℃熱暴露淬火態(tài)、1200℃持久斷裂平衡態(tài)的γ’相體積分?jǐn)?shù)變化

趨勢(shì)與γ’相形成元素添加量的變化趨勢(shì)一致；

MS32IC21IC21SA圖3.7三種合金不同狀態(tài)下γ’相體積分?jǐn)?shù)第20頁(yè)/共33頁(yè)鎳基單晶高溫合金設(shè)計(jì)思路復(fù)雜，所含元素眾多，每種元素的含量及各元素間相互作用均有可能影響最終的合金性能，對(duì)各類合金元素可進(jìn)行粗略分類。

AlCrTaWCoMoTiReRuNbHfCBZrNi第一代PWA14805.010.012.04.05.0—1.5———————BalReneN43.79.04.06.08.02.04.2——0.5————BalSRR995.58.012.010.05.0—2.2———————Bal第二代PWA14845.65.09.06.010.02.0—3.0——0.1———BalCMSX-45.66.56.56.49.60.61.03.0——0.1———BalReneN56.27.07.05.08.02.0—3.0——0.2———Bal第三代CMSX-105.72.08.05.03.00.40.26.0——0.03———BalTMS-1385.92.95.65.95.92.9—4.92.0—0.1———BalReneN65.754.27.26.012.51.4—5.4——0.150.050.004—Bal第四代MC-NG6.04.05.05.0—1.00.54.04.0—0.1———BalEPM-1025.552.08.256.016.52.0—5.953.0—0.150.03——BalTMS-1625.82.95.65.85.83.9—4.96.0—0.09———Bal實(shí)驗(yàn)方法與結(jié)果—SEM小結(jié)3、隨著γ’相分?jǐn)?shù)的上升，完全聯(lián)通的相由γ相變?yōu)棣谩?，組織演變行為呈現(xiàn)以下特征MS32不完全形筏IC21完全形筏IC21SA不定向粗化第21頁(yè)/共33頁(yè)鎳基單晶高溫合金設(shè)計(jì)思路復(fù)雜，所含元素眾多，每種元素的含量及各元素間相互作用均有可能影響最終的合金性能，對(duì)各類合金元素可進(jìn)行粗略分類。

AlCrTaWCoMoTiReRuNbHfCBZrNi第一代PWA14805.010.012.04.05.0—1.5———————BalReneN43.79.04.06.08.02.04.2——0.5————BalSRR995.58.012.010.05.0—2.2———————Bal第二代PWA14845.65.09.06.010.02.0—3.0——0.1———BalCMSX-45.66.56.56.49.60.61.03.0——0.1———BalReneN56.27.07.05.08.02.0—3.0——0.2———Bal第三代CMSX-105.72.08.05.03.00.40.26.0——0.03———BalTMS-1385.92.95.65.95.92.9—4.92.0—0.1———BalReneN65.754.27.26.012.51.4—5.4——0.150.050.004—Bal第四代MC-NG6.04.05.05.0—1.00.54.04.0—0.1———BalEPM-1025.552.08.256.016.52.0—5.953.0—0.150.03——BalTMS-1625.82.95.65.85.83.9—4.96.0—0.09———Bal實(shí)驗(yàn)方法與結(jié)果—SEM小結(jié)圖3.8不同γ’相體積分?jǐn)?shù)下，組織演變行為及持久壽命的變化趨勢(shì)MS32不完全形筏IC21SA不定向粗化IC21完全形筏第22頁(yè)/共33頁(yè)鎳基單晶高溫合金設(shè)計(jì)思路復(fù)雜，所含元素眾多，每種元素的含量及各元素間相互作用均有可能影響最終的合金性能，對(duì)各類合金元素可進(jìn)行粗略分類。

AlCrTaWCoMoTiReRuNbHfCBZrNi第一代PWA14805.010.012.04.05.0—1.5———————BalReneN43.79.04.06.08.02.04.2——0.5————BalSRR995.58.012.010.05.0—2.2———————Bal第二代PWA14845.65.09.06.010.02.0—3.0——0.1———BalCMSX-45.66.56.56.49.60.61.03.0——0.1———BalReneN56.27.07.05.08.02.0—3.0——0.2———Bal第三代CMSX-105.72.08.05.03.00.40.26.0——0.03———BalTMS-1385.92.95.65.95.92.9—4.92.0—0.1———BalReneN65.754.27.26.012.51.4—5.4——0.150.050.004—Bal第四代MC-NG6.04.05.05.0—1.00.54.04.0—0.1———BalEPM-1025.552.08.256.016.52.0—5.953.0—0.150.03——BalTMS-1625.82.95.65.85.83.9—4.96.0—0.09———Bal實(shí)驗(yàn)方法與結(jié)果—持久斷裂試樣橫縱截面位錯(cuò)狀態(tài)觀察σ

距離斷口5mm橫截面平衡態(tài)組織縱截面橫截面觀察位錯(cuò)網(wǎng)縱截面觀察組織演變行為與兩相位錯(cuò)分布圖3.9高溫持久組織演變的三維重構(gòu)示意圖[3]Murakumo,T.etal.ActaMaterialia,2004.52(12):p.3737-3744.

第23頁(yè)/共33頁(yè)鎳基單晶高溫合金設(shè)計(jì)思路復(fù)雜，所含元素眾多，每種元素的含量及各元素間相互作用均有可能影響最終的合金性能，對(duì)各類合金元素可進(jìn)行粗略分類。

AlCrTaWCoMoTiReRuNbHfCBZrNi第一代PWA14805.010.012.04.05.0—1.5———————BalReneN43.79.04.06.08.02.04.2——0.5————BalSRR995.58.012.010.05.0—2.2———————Bal第二代PWA14845.65.09.06.010.02.0—3.0——0.1———BalCMSX-45.66.56.56.49.60.61.03.0——0.1———BalReneN56.27.07.05.08.02.0—3.0——0.2———Bal第三代CMSX-105.72.08.05.03.00.40.26.0——0.03———BalTMS-1385.92.95.65.95.92.9—4.92.0—0.1———BalReneN65.754.27.26.012.51.4—5.4——0.150.050.004—Bal第四代MC-NG6.04.05.05.0—1.00.54.04.0—0.1———BalEPM-1025.552.08.256.016.52.0—5.953.0—0.150.03——BalTMS-1625.82.95.65.85.83.9—4.96.0—0.09———Bal200nm[100]γ’相中幾乎沒(méi)有位錯(cuò)界面位錯(cuò)網(wǎng)密度較低實(shí)驗(yàn)方法與結(jié)果—橫截面界面位錯(cuò)網(wǎng)觀察界面位錯(cuò)網(wǎng)中位錯(cuò)大致沿[110]方向分布圖3.10MS32高溫持久試樣橫截面TEM照片第24頁(yè)/共33頁(yè)鎳基單晶高溫合金設(shè)計(jì)思路復(fù)雜，所含元素眾多，每種元素的含量及各元素間相互作用均有可能影響最終的合金性能，對(duì)各類合金元素可進(jìn)行粗略分類。

AlCrTaWCoMoTiReRuNbHfCBZrNi第一代PWA14805.010.012.04.05.0—1.5———————BalReneN43.79.04.06.08.02.04.2——0.5————BalSRR995.58.012.010.05.0—2.2———————Bal第二代PWA14845.65.09.06.010.02.0—3.0——0.1———BalCMSX-45.66.56.56.49.60.61.03.0——0.1———BalReneN56.27.07.05.08.02.0—3.0——0.2———Bal第三代CMSX-105.72.08.05.03.00.40.26.0——0.03———BalTMS-1385.92.95.65.95.92.9—4.92.0—0.1———BalReneN65.754.27.26.012.51.4—5.4——0.150.050.004—Bal第四代MC-NG6.04.05.05.0—1.00.54.04.0—0.1———BalEPM-1025.552.08.256.016.52.0—5.953.0—0.150.03——BalTMS-1625.82.95.65.85.83.9—4.96.0—0.09———Bal高密度界面位錯(cuò)網(wǎng)γ’相中單根位錯(cuò)[100]界面位錯(cuò)網(wǎng)中位錯(cuò)大致沿[110]方向分布實(shí)驗(yàn)方法與結(jié)果—橫截面界面位錯(cuò)網(wǎng)觀察圖3.11IC21高溫持久試樣橫截面TEM照片第25頁(yè)/共33頁(yè)鎳基單晶高溫合金設(shè)計(jì)思路復(fù)雜，所含元素眾多，每種元素的含量及各元素間相互作用均有可能影響最終的合金性能，對(duì)各類合金元素可進(jìn)行粗略分類。

AlCrTaWCoMoTiReRuNbHfCBZrNi第一代PWA14805.010.012.04.05.0—1.5———————BalReneN43.79.04.06.08.02.04.2——0.5————BalSRR995.58.012.010.05.0—2.2———————Bal第二代PWA14845.65.09.06.010.02.0—3.0——0.1———BalCMSX-45.66.56.56.49.60.61.03.0——0.1———BalReneN56.27.07.05.08.02.0—3.0——0.2———Bal第三代CMSX-105.72.08.05.03.00.40.26.0——0.03———BalTMS-1385.92.95.65.95.92.9—4.92.0—0.1———BalReneN65.754.27.26.012.51.4—5.4——0.150.050.004—Bal第四代MC-NG6.04.05.05.0—1.00.54.04.0—0.1———BalEPM-1025.552.08.256.016.52.0—5.953.0—0.150.03——BalTMS-1625.82.95.65.85.83.9—4.96.0—0.09———Bal切入γ’相的單根位錯(cuò)更多高密度界面位錯(cuò)網(wǎng)[100]界面位錯(cuò)網(wǎng)中位錯(cuò)大致沿[110]方向分布實(shí)驗(yàn)方法與結(jié)果—橫截面界面位錯(cuò)網(wǎng)觀察圖3.12IC21SA高溫持久試樣橫截面TEM照片第26頁(yè)/共33頁(yè)鎳基單晶高溫合金設(shè)計(jì)思路復(fù)雜，所含元素眾多，每種元素的含量及各元素間相互作用均有可能影響最終的合金性能，對(duì)各類合金元素可進(jìn)行粗略分類。

AlCrTaWCoMoTiReRuNbHfCBZrNi第一代PWA14805.010.012.04.05.0—1.5———————BalReneN43.79.04.06.08.02.04.2——0.5————BalSRR995.58.012.010.05.0—2.2———————Bal第二代PWA14845.65.09.06.010.02.0—3.0——0.1———BalCMSX-45.66.56.56.49.60.61.03.0——0.1———BalReneN56.27.07.05.08.02.0—3.0——0.2———Bal第三代CMSX-105.72.08.05.03.00.40.26.0——0.03———BalTMS-1385.92.95.65.95.92.9—4.92.0—0.1———BalReneN65.754.27.26.012.51.4—5.4——0.150.050.004—Bal第四代MC-NG6.04.05.05.0—1.00.54.04.0—0.1———BalEPM-1025.552.08.256.016.52.0—5.953.0—0.150.03——BalTMS-1625.82.95.65.85.83.9—4.96.0—0.09———Bal200nm實(shí)驗(yàn)方法與結(jié)果—橫截面界面位錯(cuò)網(wǎng)觀察圖3.13三種合金持久試樣橫截面位錯(cuò)網(wǎng)密度對(duì)比(a)MS32（6Al-6Ta-8Mo）(b)IC21（7.5Al-0Ta-13Mo）(c)IC21SA（8Al-3Ta-9.5Mo）位錯(cuò)網(wǎng)中位錯(cuò)間距（nm）MS3281.1±3.7IC2133.5±2.8IC21SA36.8±1.8第27頁(yè)/共33頁(yè)鎳基單晶高溫合金設(shè)計(jì)思路復(fù)雜，所含元素眾多，每種元素的含量及各元素間相互作用均有可能影響最終的合金性能，對(duì)各類合金元素可進(jìn)行粗略分類。

AlCrTaWCoMoTiReRuNbHfCBZrNi第一代PWA14805.010.012.04.05.0—1.5———————BalReneN43.79.04.06.08.02.04.2——0.5————BalSRR995.58.012.010.05.0—2.2———————Bal第二代PWA14845.65.09.06.010.02.0—3.0——0.1———BalCMSX-45.66.56.56.49.60.61.03.0——0.1———BalReneN56.27.07.05.08.02.0—3.0——0.2———Bal第三代CMSX-105.72.08.05.03.00.40.26.0——0.03———BalTMS-1385.92.95.65.95.92.9—4.92.0—0.1———BalReneN65.754.27.26.012.51.4—5.4——0.150.050.004—Bal第四代MC-NG6.04.05.05.0—1.00.54.04.0—0.1———BalEPM-1025.552.08.256.016.52.0—5.953.0—0.150.03——BalTMS-1625.82.95.65.85.83.9—4.96.0—0.09———Bal未完成形筏的γ’相長(zhǎng)度較短的γ’相筏排中完全沒(méi)有位錯(cuò)切入不定向粗化的γ’相中有大量位錯(cuò)切入γ相由平直狀變?yōu)閺?fù)雜幾何結(jié)構(gòu)γ’相有位錯(cuò)切入γ相通道平直實(shí)驗(yàn)方法與結(jié)果—縱截面兩相位錯(cuò)組態(tài)觀察γ’相未形筏處的γ通道成為位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)的快速通道γ’相完全聯(lián)通圖3.13三種合金持久試樣縱截面兩相位錯(cuò)狀態(tài)觀察(a)MS32（6Al-6Ta-8Mo）(b)IC21（7.5Al-0Ta-13Mo）(c)IC21SA（8Al-3Ta-9.5Mo）第28頁(yè)/共33頁(yè)鎳基單晶高溫合金設(shè)計(jì)思路復(fù)雜，所含元素眾多，每種元素的含量及各元素間相互作用均有可能影響最終的合金性能，對(duì)各類合金元素可進(jìn)行粗略分類。

AlCrTaWCoMoTiReRuNbHfCBZrNi第一代PWA14805.010.012.04.05.0—1.5———————BalReneN43.79.04.06.08.02.04.2——0.5————BalSRR995.58.012.010.05.0—2.2———————Bal第二代PWA14845.65.09.06.010.02.0—3.0——0.1———BalCMSX-45.66.56.56.49.60.61.03.0——0.1———BalReneN56.27.07.05.08.02.0—3.0——0.2———Bal第三代CMSX-105.72.08.05.03.00.40.26.0——0.03———BalTMS-1385.92.95.65.95.92.9—4.92.0—0.1———BalReneN65.754.27.26.012.51.4—5.4——0.150.050.004—Bal第四代MC-NG6.04.05.05.0—1.00.54.04.0—0.1———B