Hf对IC10高温合金凝固特性的影响.pdf

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1、第32卷第6期航空材料学报Vo1．32，No．62012年12月JOURNALOFAERONAUTICALMATERIALSDecember2Ol2Hf对IC10高温合金凝固特性的影响王艳丽，赵希宏，范映伟，黄朝晖，王祺(1．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；2．北京航空材料研究院，北京100095)摘要：采用等温凝固和差热分析相结合的方法，研究Hf含量对定向凝固柱晶IC10高温合金凝固特性的影响，得到Hf含量变化时合金在不同温度的凝固组织和凝固顺序。结果表明：随着Hf含量增加，合金的液相线及固相线温度均降低，凝固温度范围扩大，．y共晶析出温度提高。增加Hf含

2、量还缩小了枝晶间丧失补缩能力温度与固相线温度的温度范围，并降低枝晶间液池保持连通时所需的最小液体量，提高IClO合金的铸造性能。关键词：高温合金；定向凝固；Hf；微观组织DOIi10．3969／j．issn．1005—5053．2012．6．007中图分类号：TG132．32文献标识码：A文章编号：1005—5053(2012)06-0050—06高温合金涡轮叶片是先进航空发动机的关键零在不同温度等温凝固条件下固一液两相比例变化、初部件之一,21。自从20世纪90年代以来，北京航空生相的析出顺序以及其析出的温度范围，确定了合材料研究院自主研制了新型的IC10高温合金叶片金在凝固过程中常涉及

3、的参数，，，△，△，材料，它具有良好的抗氧化、抗腐蚀性能，能满足高△和F。推重比发动机对叶片材料的需求，并被选为某先进航空发动机高压涡轮导向叶片材料。1实验过程合金的化学成分直接影响着其微观组织形态、尺寸、分布以及铸造性能，研究元素对高温合金凝固IC10合金名义成分(质量分数)：Ni—II．5／过程的影响对弄清合金中相的析出规律，揭示元素12．5Co．6．5／7．5Cr一6．5／7．5Ta．5．6／6．2Al_4．7／作用以及评定铸造高温合金的可铸性等很有帮5．2W一1．0／2．0Hf．1．0／2．0Mo一0．01／O．02B．0．07／助。以往的研究表明，Hf元素对定向凝固高温0．12C

4、。为考察Hf对ICIO合金的影响，采用真空感合金铸造性能影响很大’。加Hf能改进晶界结应炉熔炼了三炉不同Hf含量的合金。Hf含量分别构，在不损害抗蠕变性能的前提下，在晶粒尺寸允许为0．8％(低于ICIO合金Hf含量范围)、1．5％范围内调节合金局部的塑性变形。添加Hf能提高(ICIO合金Hf的中值含量)和2．0％(ICIO合金中合金的中温横向性能而不损害合金的纵向性能。HfHf含量的上限)。在相同工艺条件下，采用ISP2／在^y相中的溶解度比在相中大，因此更能强化III．DS型真空定向凝固炉制备定向试棒，合金成分相；同时Hf又是极强的碳化物形成元素，Hf元素会如表1所示。影响合金的初熔温度

5、。从三种合金铸态试棒各切取2．5mmX2．5mm目前关于Hf对IC10合金凝固特性的影响还没x5ram的小块，同时在20ram×30ram×40ram的石有相关研究。因此，本工作研究了Hf含量对定向凝墨块的20ramx30mm面打一盲孔(孑L径为10mm，深固柱晶IC10高温合金凝固特性的影响，分析了合金度为15ram)，孑L中填充由刚玉粉和硅溶胶组成的料浆，然后把切好的小块试样浸没在料浆中，干燥后便制成等温凝固试样。将试样放入硅碳棒管式加热炉收稿日期：2012-08—13；修订日期：2012—09．17内，加热至1400％，保温15min使试样处于完全熔作者简介：王艳丽(1977一)，女

6、，博士，高级工程师，主要从化状态，然后冷却至不同温度等温凝固，15min后淬事铸造高温合金研究，(E-mail)wangyanli0827@163．tom入水中。等温凝固的温度范围为1380—1150~C．一通讯作者：赵希宏，男，博士，研究员，主要从事铸造高温合金般等温凝固温度间隔为20~C，在相变敏感区(由研究，(E—mail)zhao—xihong8962@sina．tom。DSC测试结果确定)，间隔为5～10℃。54航空材料学报第32卷用定量金相法测定不同温度下等温凝固试样的又是^y的形成元素，促进晶界和枝晶间+共晶液体含量，并用液相线温度与等温温度之差作得合形成。Hf含量增加，使合

7、金中+^y共晶相尺寸增金的凝固特性图，如图6所示。可以看出，在凝固开大，数量增多。同时，+共晶形成温度与合金中始的30~(2内，三种合金的凝固速率非常快，液体量(Ti+A1+Hf+Ta+Nb)的原子分数近似呈线性关锐减，以后凝固速率趋于平缓。0．8％Hf合金在系⋯。因此Hf含量增加，导致共晶析出温度升高。1375oC开始析出，到1350℃时析出的已达到研究表明，△和F的大小对合金的凝固特性90vol％；含1．5％Hf的I