钌在镍基单晶高温合金中的作用
文献类型：学位论文
| 作者 | 金涛 |
| 学位类别 | 博士 |
| 答辩日期 | 2009-05-31 |
| 授予单位 | 中国科学院金属研究所 |
| 授予地点 | 金属研究所 |
| 导师 | 胡壮麒 |
| 关键词 | 单晶高温合金 钌 凝固 组织稳定性 性能 |
| 其他题名 | Role of Ruthenium in Ni-based Single Crystal Superalloys |
| 学位专业 | 材料学 |
| 中文摘要 | 本文采用扫描电镜（SEM）、透射电镜（TEM）、示差扫描量热分析（DSC）和能谱分析（EDS）等方法研究了不同Ru含量（0、1.5、3wt.％）对镍基单晶高温合金的凝固行为、热处理与长期时效后的组织变化、拉伸和持久性能以及高温氧化腐蚀行为的影响。研究结果表明： 在以6mm/min的抽拉速率定向凝固后，三种合金的铸态组织均为枝晶组织，含3wt.％Ru的合金中还出现了NiAl相。随着Ru含量的增加，枝晶间距、铸态和固溶及时效处理后的γˊ相尺寸均减小，γ/γˊ共晶含量降低，合金的初熔温度和γˊ相析出温度也降低，但固、液相线温度变化不大。 Ru元素偏聚于枝晶干。Ru的加入明显影响其它合金元素的偏析，加入1.5wt.％的Ru后，Al和Ta等枝晶间富集元素更多地向枝晶干分配，W和Re等枝晶干富集元素向枝晶干偏聚的趋势更强；而加入3wt.％的Ru后，Al和Ta等元素更多地向枝晶间偏聚，Re元素向枝晶干偏析的倾向减弱。 加入Ru导致明显的元素反分配现象，即γˊ相形成元素更多地分配于γ基体，而γ基体形成元素更多地分配于γˊ相。在1100℃长期时效过程中，µ相的析出时间随Ru含量的增加而推迟，Ru具有明显的抑制TCP相的作用。但Ru的加入增大了γˊ相的长大速率。 三种合金的抗拉强度在760℃时均达到峰值，Ru表现出明显的强化作用。800℃时的抗拉强度有所下降，其中3wt.％Ru合金的下降幅度最显著。1000℃时的抗拉强度急剧降低，且随Ru含量的升高性能降低的趋势略有加强。在1100℃/180MPa试验条件下，不含Ru和含3wt.％Ru合金的蠕变寿命非常接近，而1.5wt.％Ru合金的寿命明显降低。在1000℃/310MPa条件下，不含Ru和含1.5wt.％Ru合金的蠕变寿命非常接近，3wt.％Ru合金的寿命明显低于前两种合金，延伸率却显著提高。拉伸蠕变时合金中析出的m相可以作为基底促进孔洞形核，进而促进微裂纹快速连接甚至直接诱发裂纹。加入1.5wt.％Ru可推迟m相形核从而减小孔洞尺寸；加入3wt.％Ru几乎完全抑制了μ相的析出。但Ru同时降低筏形组织的稳定性。Ru对性能的影响取决于这两方面作用的竞争结果。 三种合金的氧化动力学曲线均符合抛物线规律。Ru的加入使氧化表观激活能增加。含Ru合金在1000℃和1100℃氧化时具有更高的氧化速率，在900℃氧化初期，枝晶间和枝晶干表现出不同的氧化行为。 1100℃氧化后，三种合金的氧化膜从表面向内依次为：NiO外层、CrTaO4、(Ni,Co)(Cr,Al)2O4、(Ni,Co)Ta2O6和NiWO4尖晶石次外层和α-Al2O3内层。900℃和1000℃氧化后的氧化层与1100℃基本相同，仅在次外层中不含NiWO4氧化物。三种合金均发生不同程度的内氮化。Ru在一定程度上降低了镍基单晶高温合金的抗高温热腐蚀性能（950℃，Na2SO4）。初期腐蚀产物均主要由外层NiO、内层(Ni,Co)Al2O4和NiTa2O6组成。 |
| 语种 | 中文 |
| 公开日期 | 2012-04-10 |
| 页码 | 144 |
| 源URL | [http://ir.imr.ac.cn/handle/321006/16939]  |
| 专题 | 金属研究所_中国科学院金属研究所 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 金涛. 钌在镍基单晶高温合金中的作用[D]. 金属研究所. 中国科学院金属研究所. 2009. |
入库方式： OAI收割
来源：金属研究所
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