TLP连接对一种镍基单晶高温合金组织和性能的影响

IMR OpenIR

	TLP连接对一种镍基单晶高温合金组织和性能的影响
其他题名	Influences of TLP Bonding on the Microstructures and Properties of a Ni-base Single Crystal Superalloy
	刘纪德
学位类型	博士
导师	胡壮麒
	2007-05-26
学位授予单位	中国科学院金属研究所
学位授予地点	金属研究所
学位专业	材料学
关键词	Tlp连接 Dd98合金拉伸蠕变位错
摘要	TLP（Transient Liquid-phase）连接是解决高温合金连接问题的一种新工艺。本文采用Ni-Cr-B非晶中间层，用TLP方法连接了DD98镍基单晶高温合金，研究了接头的组织、拉伸和持久性能，并对DD98单晶和K465多晶的异种材料的连接做了初步研究。实验结果表明：经1200℃/6h连接后的接头中液相已经消失，等温凝固结束。接头可以分为连接区、扩散区和基体区三部分，连接区γ＇相呈细小圆形形貌，基体区γ＇相呈过时效状态，部分γ＇长大，部分γ＇溶解后重新析出，而扩散区有块状和板条状硼化物析出。当连接温度低于1230℃时，扩散区硼化物是M3B2型，M主要是Cr、W和Co等元素，这些硼化物可以在随后的热处理过程中消除；当连接温度等于或高于1230℃时，扩散区母材原始的γ-γ＇共晶发生液化，冷却到室温后有硼化物析出，经过测定该硼化物也是M3B2型，属于四方晶系。液化面积随连接温度的升高和时间的延长而增加，液化现象的产生是因为高温连接时硼原子易于向γ-γ＇共晶处偏聚，导致局部熔点降低而液化。完全热处理后接头样品的连接区γ＇相的大小、形状和体积分数与基体区枝晶干处γ＇相相似。热处理后的接头在950℃和1050℃长期时效500h后，组织发生了明显的粗化，形成筏形γ＇相，温度越高，粗化现象越严重。接头不同部位的γ＇粗化趋势基本相同；相同温度时效1000h后，接头中没有出现TCP相，这表明接头高温长期时效的组织稳定性较好。不同温度TLP接头的拉伸强度和母材相当，塑性与母材样品接近。接头与母材的拉伸强度随温度的变化趋势相同，在700℃，抗拉强度和屈服强度都存在一个峰值，而此时二者的塑性最低。接头与母材的应力-应变曲线形式相同，表明连接过程对合金的拉伸塑性变形无明显影响。在不同温度时，接头连接区的位错特征与基体区相同，低温时以位错剪切γ＇相为主，高温时位错进行攀移和交滑移，而中温时具有低温向高温变形机制转变的特征。 TLP接头在982℃/248MPa和1010℃/248MPa条件下的持久寿命与母材相当，但塑性低于母材许多，接头的断裂产生在连接区。接头的蠕变变形曲线形状和趋势与母材相同，但第三阶段的蠕变速率却明显低于母材。接头各个部位的微观变形机制基本相同，蠕变初期主要是位错的弓出和交滑移，而后通过位错反应在γ/γ＇相界面上形成位错网。断裂后接头断口附近筏形γ＇相粗化不严重，而母材断口附近γ＇筏形明显粗化。在接头的断口表面分布着大量的中心有圆孔的正方形小平面，断口平坦。接头蠕变变形中γ＇相形筏，位错的攀移运动产生大量的空位，空位聚集在连接区亚晶界附近，形成微孔洞，随变形的继续，微孔洞数量增多且尺寸变大，在某些孔洞的边缘有微裂纹萌生，微裂纹的扩展和相互连接导致接头的断裂。经1190℃/4h的连接后，DD98单晶和K465多晶接头中液相已经消失，等温凝固过程结束，连接区由细小圆形γ＇相和γ相组成。由于存在取向差，在连接区形成了明显的连接界面，有大块γ＇相分布在连接界面上。经1210℃/4h固溶处理后，K465多晶基体区完全固溶。在800℃/350MPa条件下，接头的持久寿命大于140h，断裂产生在K465基体区，断口呈明显的穿晶断裂。这表明DD98单晶和K465多晶的接头强度高于K465合金，用TLP方法可以很好地实现多晶和单晶异质材料的连接。
页数	117
语种	中文
文献类型	学位论文
条目标识符	http://ir.imr.ac.cn/handle/321006/16915
专题	中国科学院金属研究所
推荐引用方式 GB/T 7714	刘纪德. TLP连接对一种镍基单晶高温合金组织和性能的影响[D]. 金属研究所. 中国科学院金属研究所,2007.