DZ125定向凝固高温合金长期时效后的显微组织和超高周疲劳行为

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1、航空学报ActaAeronauticaetAslronauticaSin／caNov252012Vol33No112136．2142ISSN1000·6893CN11—1929／Vhttp：／／hkxb．buaa．eduC13hkxb@buaaedu．cn文章编号：1000—6893(2012)11-2136—07DZl25定向凝固高温合金长期时效后的显微组织和超高周疲劳行为顾玉丽1’*，滕旭东2，刘昌奎1，何玉怀1，陶春虎11．北京航空材料研究院中国航空工业集团公司失效分析中心试金石检测技术有限公司，北京100095。2．中国人民解放军驻中航

2、工业南方航空动力机械公司军事代表室，湖南株洲412002摘要：选用950℃时效温度，对DZl25定向凝同高温合金进行了500、1000、1500h的长期时效。利用超声疲劳试验机测试了合金的超高周疲劳性能。采用扫描电子显微镜、透射电子显微镜和电子背散射衍射(EBSD)研究了合金的显微组织和超高周疲劳行为。结果表明：长期时效对DZl25合金的组织稍有影响，长期时效后合金的点阵错配度降低，随着时效时间的延长，77相聚集长大更加明显，未出现拓扑密排相(TCP)等有害相；长期时效对DZl25合金的超高周疲劳性能稍有影响，随着时效时问的延长，疲劳性能呈下降

3、趋势，疲劳断13较平整，裂纹起源于试样的表面，在超高周疲劳后合金的晶粒发生了小幅度旋转。关键词：定向凝固；高温合金；长期时效；超高周疲劳；疲劳断口；裂纹中图分类号：V252；TGll文献标识码：A随着航空发动机涡轮进口温度的升高，对发动机涡轮叶片的高温强度和使用寿命要求日益提高[1《]。了7相是高温合金的主要强化相，其形状、尺寸和分布对合金的性能有决定性的影响。Al、Ti和Ta是丫7相形成和强化的元素，其成分含量的变化能够决定合金强化77相的程度[6_8]。发动机材料在长期服役过程中会经受高频率低载荷的振动疲劳，频率达数千赫兹，循环周次达109

4、，可采用超声疲劳试验模拟合金这种超高周疲劳[9。1“。作为涡轮叶片材料的DZl25合金的使用温度可达1000℃，长期时效对其组织和性能的影响关系到合金的使用温度上限。目前，对DZl25合金长期时效后的组织和性能没有进行深入的分析和研究，因此，对用作涡轮叶片材料长期服役后的组织稳定性和超高周疲劳性能，已成为材料安全使用的重要指标之一并受到广泛的关注。本文对DZl25合金在950oC下分别进行了500、1000、1500h的长期时效，研究了DZl25合金长期时效后的组织变化，主要集中于对丫’相演变过程进行分析；对长期时效后的超高周疲劳行为进行了较系

5、统的研究，这对充分了解该合金的组织稳定性及考察该合金的使用性能和成功应用具有重要意义。1试验材料与方法对DZl25合金进行了3种长期时效热处理，热处理制度分别为950oC／500h、950℃／1000h收稿日期：2011-1l一18；退修日期：2011—12—08；录用日期：2012-02·14；网络出版肘闻：2012—03—0808：50网络出版地址：WWW．cnki．net／kcms／detail／111929．V．201203080850002html*通讯作者Tel：010-62496667E．mail：bluebee4646@163．

6、com§

7、甩梧武；GuYLtTengxD·LiuCK，eta1．Microstructuresandultra—highcyclefatiguebehaviorsofdirectiona

8、

9、ysolidifiedsuperalloyDZl25afterlong-termaging．ActaAeronautfcaetAstronaut／caSin／ca。2012。33‘11)：2136-2142．硬玉丽。睡挹东．朗昌奎．等．DZl25定向凝固高温合金长期时效岳的基微组织和超高周疲劳行为航空学报．2012．33(11)：2136-2142．顾玉丽等

10、：DZl25定向凝固高温合金长期时效后的显微组织和超高周疲劳行为和950℃／1500h。超声疲劳试验在USF一2000型试验机上进行，频率为20kHz，应力比R=一1，试验温度为室温25℃，采用压缩空气对试样进行冷却，试验在不同应力幅下进行，直到试样发生断裂为止。采用FEIQUANTA600型扫描电子显微镜观察试验材料的微观组织和疲劳断口形貌。采用透射电镜的能谱分析测试材料7’相和y基体的成分。应用LE01450牛津HKI。型电子背散射衍射(EBSD)分析合金在断裂前后的晶粒取向变化。试样的制备过程包括：对疲劳试验后的断口进行线切1割取样，对样

11、品进行粗磨和细磨，用甲醇和盐酸的混合液进行电解抛光以去除试样表面的残余应力。2试验结果与讨论2．I长期时效后的微观组织和成分变化DZl25合金在950