一种单晶高温合金叶片表面缺陷的形成机制.pdf

《一种单晶高温合金叶片表面缺陷的形成机制.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、一种单晶高温合金叶片表面缺陷的形成机制刘世忠，史振学，王效光f北京航空材料研究院先进高温结构材料重点实验室，北京100095)摘要：研究了一种单晶高温合金sRR99叶片表面亮白“枝晶”状缺陷的形成机制。研究结果表明叶片定向凝同过程中发生了型壳反应，导致si进入表层合金液中，在叶片表层形成了熔点较高的共晶组织，造成叶片表面的“枝晶”状缺陷，其深度约为10斗mj共晶组织的旁边存在显微疏松或显微孔洞，越靠近试样边缘，共晶、疏松尺寸越大：共晶上析出了块状的碳化物：叶片内部组织正常，无共晶，无初熔，1，卡目的立方化较好：关键词：单晶高温合金；叶片；缺陷；形成机制中图分类号：TGl

2、32．3-2文献标识码：A文章编号：1001—4977(2017)02一0118—04SurfaceDefectFOrmatiOnMeChaniSmOfaSingIeCryStalSuperaIIOyBladeLIUShi—zhon＆SHIZhen·xue，WANGXiao—guang(ScienceandTechn0109yonAdvancedHighTemperatureStructuralMaterialsLaboratory，BeijingInstituteofAemnauticalMaterials，Beijingl00095，China)Abg虹act：Th

3、efomationmechanismofshinywhitedendriteshapeddefectsatthesurfaceofSRR99singlecrvstalsuperalloVwasinvestigated．TheresultsshowthatinterfacereactionbetweenthealloyandceramlcleadtoSielemententeringintoaUoyliquidnearthesurf-aceinthedirectionallys01idifiedprocessoftheblade．Theeutecticwithhigher

4、meltingpointwhichistheshinywhitedendriteshapeddefectformednearthesurfaceot’thebladeanditsdepthis10¨m．Therearemicroporositesneartheeutectic．Theclosertosurfaceoftheblade，thebiggersizeofmicroporosityandeutecticis．Thereisblockycarbideontheeutectic．Therearenonnalmicrostmcture，noeutecticandnoi

5、ncipientmeltingandgoodcubic—y’phaseinsideoftheblade．Keywords：singlecrystalsuperalloy，blade；defect，fomationmechanism镍基单晶高温合金具有优良的高温性能，良好的抗氧化性和抗热腐蚀性能，良好的抗疲劳强度、断裂韧性和塑性等综合性能，是目前制造先进航空发动机涡轮叶片的主要材料旧。从20世纪80年代以来单晶高温合金发展迅速，己经有五代单晶高温合金相继问世【34]。燃气涡轮叶片工作条件苛刻，所受应力、温度和环境条件十分复杂，因此其质量要求十分严格。在单晶高温合金铸造过程

6、中易形成各种各样的冶金缺陷删和晶体缺陷刚引。这些缺陷降低了单晶高温合金的力学性能，降低了叶片合格率，制约了单晶高温合金的发展。在一种单晶高温合金叶片制备过程中，发现叶身表面存在亮白色的“枝晶”状缺陷，如图l所示：本文对带有这种缺陷的单晶叶片进行了解剖分析，研究了其形成机制，有助于提出预防措施，提高单晶高温合金叶片的合格率，降低生产成本。1试验方法在高温度梯度真空定向凝固炉中，采用螺旋选晶法制备SRR99单晶高温合金叶片，铸型为刚玉模组，合金的化学成分见表1。对铸态单晶叶片试棒进行标准热处理，热处理工艺为：1300℃／4h，AC+l100℃／4h，AC+870℃／16h．

7、AC：挑选表面存在亮白色的“枝晶”状缺陷的叶片，用线切割机切割制备金相试样，金相试样经5gCuS04+25mlHCl+20mlH20+5m1H2S04腐蚀后，用光学显微镜和扫描电镜对缺陷的表面组织和截面组织进行形貌分析及化学成分能谱分析：t弘。‰岛濉i?金叫片I?兜I7I包的“枝，鼎”状缺阿T11cs11i11yw11itedelldmcs1]apcddefectsof咖glccrystalsuperalloyblade收稿日期：2016_07—22收到初稿，2016_08—31收到修订稿作者简介：刘世忠(1973一)，男，高级T程师，从