合金成分对含铼镍基单晶合金高温持久及断裂性能的影响来源：开关柜无线测温http://www.testeck.com通过研究含铼镍基单晶合金主要合金化元素W，Re，Ta，Al，RE等含量变化对其高温（980～1100℃）持久性能和持久断裂特征的影响，探索优化合金元素配比的基本原理，并分析其对持久断裂行为的影响。结果发现：适当提高Re，W，Nb，Ta，Al含量有利于高温持久性能改善，这些元素间存在互相抵消或补偿的效用,必须进行各元素含量匹配才能综合优化。适量添加稀土对改善合金持久蠕变的性能效果独特，从而证明利用其它合金元素部分代替铼的合理性。初步分析表明：以上效用归因于元素对合金相强化、相体积含量以及对持久蠕变动力学特别是γ′相熟化综合作用的结果。本文初步设计出含铼小于2.0wt%低成本第二代单晶合金。关键词单晶高温合金成分持久蠕变断裂EffectsofCompositiononHighTemperatureRuptureandFractureFeatureofRe-containingNi-basedSingleCrystalSuperalloysWeiPengyiZhongZhengangGuiZhonglouLiuRongminLaoRilingLiJiarong(InstituteofAeronauticalMaterials,Beijing)［Abstract］AnewsecondarygenerationNi-basedsinglecrystalsuperalloycontainingonly2wt%Rewasdeveloped.Effectsofmainalloyingelements,W，Re，Ta，Al，RE,onhightemperatures(980～1100℃)rupturepropertiesandfracturesurfacecharacteristicsofRe-containingNi-basedsinglecrystalsuperalloyswereinvestigatedtoexploretheprincipleforimprovingalloyingandunderstandthefracturebehaviorinthisseriesofalloy.Itisfoundthat:increasingthecontentsofRe，W，Nb，Ta，Al,RE,tocertainextentwillcontributetoimprovementofhightemperatureruptureproperties,andthenitisturnedouttobereasonabletodecreasethenecessaryRecontentsbymatchingofcontentsofelementsotherthanRe,especiallyminoradditionofRE.Thoseresultsareduetoindividualandmutualeffectonstrengtheningandvolumefractionofalloyphases(γ′,γ)andcoarseningdynamicsofγ′phaseduringcreepprocess.Keywordssinglecrystalsuperalloycontentcreeprupturefracture含铼镍基单晶合金以其优越的高温持久和抗蠕变等性能,已在先进航空发动机、地面燃气发电机等动力装置中得到广泛应用［1～3］。铼对单晶合金的合金化作用虽显著，但我国铼非常稀贵，因而深入研究铼合金化机理，利用低成本合金元素部分替代铼或优化工艺对研制我国的低成本第二代单晶合金十分必要.本文通过研究Re,Ta，W，Al，RE等元素含量对单晶合金高温持久性能及其断口特征的影响，探索单晶合金中降低铼含量的可能性和合金化新途径。1试验方法高纯度元素真空感应熔配如表1所示17种合金,真空感应定向凝固在相同工艺条件下制备单晶试板（15mm×35mm×150mm），采用与合金成分适应的热处理工艺，即1310～1340℃×4h,A.C.+1100℃×4h,A.C.+870℃×32h,A.C.然后加工并测试，表2示出其高温持久性能。利用光学及SEM观察持久断裂试样的宏、微观结构。表1试验模型合金主要元素含量变化范围*Table1Variationrangeofmainalloyelementsofexperimentalmodelalloys合金主元素含量范围/wt%WTaNbCrReAl1～178.0～103.5～100～1.63.37～4.60.2～3.05.37～6.25*Mo，Co，Ti等保持恒量，余为Ni；合金2及10,11添加适量稀土元素。表2合金元素成分对合金高温持久性能的影响Table2Effectsofcontentofalloyingelementsonhightemperatureruptureproperties合金持久试验条件及性能指标980℃250MPa1070℃140～155MPa1100℃130～140MPaτ/hδ/%φ/%τ/hδ/%φ/%δ/%φ/%194.345.854.9---27.259.32248.235.050.6---17.050.23162.539.142.6---15.933.24196.537.140.0122.2^21.939.421.738.15211.843.037.592^17.232.916.236.96184.131.437.3123.530.546.420.845.7724328.530.3185^23.638.019.141.7823324.732.5185^22.839.514.535.69239.428.839.2152.519.241.4-10387.546.445.4330.5#22.436.410.436.11128353.247.9239.5#22.444.31639.4122775445.5---20.839.313259.538.836.1---12361432046.536.4186.5^17.929.621.038....