【摘 要】
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本文采用扫描电子显微镜(SEM)、电子探针(EPMA)、透射电子显微镜(TEM)、透射能谱分析(TEM-EDS)等手段对三种不同Ta含量低Re抗热腐蚀单晶高温合金(2Ta、5Ta和8Ta)的凝固行为、铸态组织、热处理态组织、760℃/550 MPa中温中应力长时蠕变性能和微观组织演变规律进行了系统的研究,对比分析了Ta对抗热腐蚀单晶高温合金微观组织和长时蠕变性能的影响,讨论了Ta对合金中温中应力蠕
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本文采用扫描电子显微镜(SEM)、电子探针(EPMA)、透射电子显微镜(TEM)、透射能谱分析(TEM-EDS)等手段对三种不同Ta含量低Re抗热腐蚀单晶高温合金(2Ta、5Ta和8Ta)的凝固行为、铸态组织、热处理态组织、760℃/550 MPa中温中应力长时蠕变性能和微观组织演变规律进行了系统的研究,对比分析了Ta对抗热腐蚀单晶高温合金微观组织和长时蠕变性能的影响,讨论了Ta对合金中温中应力蠕变变形机制的影响。研究发现:Ta降低了合金凝固时的固液相线温度,增大了凝固区间。随Ta含量增加,难熔元素尤其是Re和W的枝晶偏析程度明显减弱,一次枝晶间距不断增大,枝晶干γ’相尺寸增大,但枝晶间由于元素扩散受阻,γ’相尺寸减小。在760 ℃/550 MPa蠕变条件下,Ta明显延长了合金的蠕变寿命,降低了合金的稳态蠕变速率。在760 ℃/550 MPa蠕变中,三种合金枝晶干γ’相尺寸变化不大。在蠕变第三阶段时,合金中γ’相发生了不同程度的定向粗化或者连接合并。其中2Ta合金枝晶干二次γ’相沿拉伸方向定向粗化,表现出类似P-型筏化的趋势,5Ta和8Ta合金枝晶干二次γ’相沿垂直于拉伸方向合并,发生N-型筏化;枝晶间呈现为P-型筏化趋势。760 ℃/550 MPa蠕变第一阶段,合金变形主要受控于a/2<110>位错。2Ta合金垂直通道驱动力最大且Orowan阻力最低,基体位错在垂直通道先开动,位错密度最高。随着Ta含量增加,合金枝晶干位错密度降低。随蠕变进行,三种合金γ’相内都先后出现层错和反相畴界,Ta含量的增加明显延缓了γ’相内堆垛层错和反相畴界的产生。与同等温度和应力水平下短时蠕变相比,长时蠕变过程位错滑移明显受到抑制,位错密度较低。随蠕变寿命延长(即高Ta合金),合金位错组态演变进程明显较慢,长时蠕变变形主要由<112>{111}滑移系主导。
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