劉麗榮 王銳琛 田素貴

摘 要：為了研究晶體取向?qū)Γ危椋常粒旎鶈尉Ц邷睾辖鸾M織和力學(xué)性能的影響，采用掃描電鏡和拉伸試驗機研究了［００１］和［１１１］兩種取向合金的顯微組織和拉伸性能．結(jié)果表明：經(jīng)過熱處理后，在單晶棒橫截面內(nèi)［００１］取向合金γ′相為立方形，［１１１］取向合金γ′相為三角形或六角形；［００１］和［１１１］取向合金存在屈服強度隨溫度升高而升高的反常屈服現(xiàn)象；［００１］與［１１１］取向合金均呈現(xiàn)明顯加工硬化現(xiàn)象，兩種取向合金的屈服強度峰值范圍分別為６００～８００℃與４００～６００℃；兩種取向合金均表現(xiàn)為韌性斷裂．

關(guān) 鍵 詞：Ｎｉ３Ａｌ基單晶高溫合金；熱處理；晶體取向；組織；拉伸性能；加工硬化；雙屈服現(xiàn)象；斷裂方式

中圖分類號：ＴＧ１４６ 文獻標志碼：Ａ 文章編號：１０００－１６４６（２０２３）０２－０１５６－０５

隨著近幾年航空和船業(yè)所用發(fā)動機性能的不斷提高，發(fā)動機入口處溫度也不斷提高，因而對服役高溫材料提出了更嚴格的要求．高溫合金在服役時不僅要具有良好的穩(wěn)定性，還要具有優(yōu)異的抗高溫能力，有研究表明其服役溫度已高達１１００℃［１］，逐漸接近高溫合金材料的熔點，繼續(xù)提高其使用溫度難度很大．通過添加難熔元素不僅會使合金發(fā)生嚴重偏析，在高溫下還會析出ＴＣＰ脆性相，容易在合金服役時成為裂紋源，減少合金使用壽命并增加合金使用成本，還可使合金密度變大，因而在使用時受到較高的離心力作用，同時比強度差也會導(dǎo)致合金極易斷裂，這與減輕發(fā)動機質(zhì)量、提高合金使用壽命的思路相悖．因此，開發(fā)低密度兼具優(yōu)異性能的高溫合金具有重要意義，研發(fā)新型高溫材料來替代發(fā)動機中的熱端部件成為當(dāng)前科學(xué)界面臨的巨大挑戰(zhàn)［２］．Ｎｉ３Ａｌ基單晶高溫合金是近年來發(fā)展的一種高溫結(jié)構(gòu)材料，具有成本低、高溫強度好的特點［３－５］．到目前為止，國內(nèi)發(fā)展了ＩＣ６、ＩＣ１０和ＩＣ２１合金［６］．在航空發(fā)動機中單晶高溫合金主要用來制作熱端部件（如渦輪葉片），渦輪葉片在使用中主要受力為軸向離心力，同時也存在熱應(yīng)力和榫頭處的復(fù)雜應(yīng)力［７］．相關(guān)研究［８］發(fā)現(xiàn)，在相同實驗條件下［１１１］與［００１］兩種取向合金的持久壽命差別很大，［１１１］取向合金的持久壽命遠高于［００１］取向合金，說明Ｎｉ３Ａｌ基單晶高溫合金具有明顯的各向異性．本文通過研究兩種取向的高性能Ｎｉ３Ａｌ基單晶高溫合金的組織形貌以及在不同溫度下的拉伸力學(xué)性能，分析其斷裂方式，以期為航天發(fā)動機進一步發(fā)展提供實驗依據(jù)．