镍基高温合金 GH4065A高温疲劳断裂机制研究

TG132.3+2%TG111.8%TB31; 针对新一代航空发动机涡轮盘用超低C,N含量的变形高温合金GH4065A,系统表征和定量统计了合金的夹杂物组织.对细晶态和粗晶态试样开展了 400 ℃和650 ℃不同载荷水平下的疲劳实验.通过对疲劳断裂源组织进行表征分析,研究了合金的疲劳断裂机制.结果表明,合金的夹杂物主要为氮化物.在细晶组织状态下,高温疲劳断裂机制为氮化物(单独和团簇态)起始断裂.高应变幅载荷下(≥0.9％),断裂源主要为试样表面氮化物,极少情况为表面硼化物和氧化物(Al2O3和MgSiO3),且只有Al2O3导致合金过早疲劳断裂;低应变幅载荷下(＜0.9％),断裂源为氮化物-解...

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Published in材料工程 Vol. 53; no. 1; pp. 72 - 80
Main Authors 李林翰, 张继, 张文云, 田强, 秦鹤勇, 张北江
Format Journal Article
LanguageChinese
Published 钢铁研究总院有限公司高温材料研究所,北京 100081 20.01.2025
Subjects
氮化物
inclusion
镍基高温合金
fatigue
nitride
断裂源
crack initiation
夹杂物
Ni-base superalloy
疲劳
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ISSN1001-4381
DOI10.11868/j.issn.1001-4381.2024.000321

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Summary:TG132.3+2%TG111.8%TB31; 针对新一代航空发动机涡轮盘用超低C,N含量的变形高温合金GH4065A,系统表征和定量统计了合金的夹杂物组织.对细晶态和粗晶态试样开展了 400 ℃和650 ℃不同载荷水平下的疲劳实验.通过对疲劳断裂源组织进行表征分析,研究了合金的疲劳断裂机制.结果表明,合金的夹杂物主要为氮化物.在细晶组织状态下,高温疲劳断裂机制为氮化物(单独和团簇态)起始断裂.高应变幅载荷下(≥0.9％),断裂源主要为试样表面氮化物,极少情况为表面硼化物和氧化物(Al2O3和MgSiO3),且只有Al2O3导致合金过早疲劳断裂;低应变幅载荷下(＜0.9％),断裂源为氮化物-解理面型,均在试样近表面/内部.两种不同的断裂方式分别导致高应变幅载荷下400 ℃疲劳寿命高于650 ℃疲劳寿命,低应变幅载荷下反之.统计发现,引起疲劳断裂的所有氮化物的尺寸全部达到/超过细晶组织平均晶粒尺寸.在粗晶组织状态下,400 ℃下疲劳断裂机制为准解理起始断裂.晶粒尺寸的增加极大降低了可能诱发疲劳开裂的夹杂物的有效数量,滑移诱发的解理断裂成为主导断裂机制.
ISSN:1001-4381
DOI:10.11868/j.issn.1001-4381.2024.000321