Please wait a minute...
金属学报  2012, Vol. 48 Issue (5): 569-574    DOI: 10.3724/SP.J.1037.2011.00629
  论文 本期目录 | 过刊浏览 |
一种含Ru镍基单晶高温合金的组织特征
谭喜鹏1,2,刘金来1,宋小平1,金涛1,孙晓峰1,胡壮麒1
1. 中国科学院金属研究所, 沈阳 110016
2. 中国科学院研究生院, 北京 100049
MICROSTRUCTURAL CHARACTERIZATION OF A Ru-CONTAINING SINGLE CRYSTAL NICKEL-BASED SUPERALLOY
TAN Xipeng1,2, LIU Jinlai1, SONG Xiaoping1, JIN Tao1, SUN Xiaofeng1, HU Zhuangqi1
1. Institute of Metal Research, Chinese Academy of Sciences, Shenyang 110016
2. Graduate University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049
引用本文:

谭喜鹏,刘金来,宋小平,金涛,孙晓峰,胡壮麒. 一种含Ru镍基单晶高温合金的组织特征[J]. 金属学报, 2012, 48(5): 569-574.
, , , , , . MICROSTRUCTURAL CHARACTERIZATION OF A Ru-CONTAINING SINGLE CRYSTAL NICKEL-BASED SUPERALLOY[J]. Acta Metall Sin, 2012, 48(5): 569-574.

全文: PDF(2414 KB)  
摘要: 对一种含3%Ru(质量分数, 下同)的第四代镍基单晶高温合金的热处理态组织中的γ'相尺寸及分布情况、亚晶及嵌镶结构、γ'两相点阵错配度、γ'相体积分数等进行了表征. X射线衍射实验结果表明, 该合金不是一种完整的单晶合金, 而是由许多相邻平均取向偏差为0.5°左右、最大取向偏差为3°左右的亚晶组成, 亚晶存在亚晶界. 每一个亚晶又是由大量的嵌镶结构组成, 嵌镶结构之间的取向偏差为0.1°---0.2°. 实验结果表明, 这种合金的热处理态组织中存在明显的组织不均匀现象, 呈枝晶状分布. 该合金的平均γ'相尺寸为 0.39 μm, 平均γ'相体积分数为69.5%, 平均γ'两相点阵错配度为--2.0×10-3. 讨论了这种合金热处理态组织的演变规律.
关键词 单晶高温合金Ru亚晶嵌镶结构错配度γ'体积分数    
Abstract:The microstructure of a Ru--containing single crystal nickel-based superalloy, which is a potential fourth generation single crystal nickel-based superalloy heat treated, has been investigated. The X--ray diffraction (XRD) results indicate that this single crystal superalloy is not a perfect monocrystal, which is comprised of many subgrains with an average neighboring misorientation difference about 0.5° and the maximum misorientation deviation about 3°; and each subgrain includes large numbers of mosaic structures with misorientation difference of 0.1°---0.2° between each other. It is found that the microstructure of the heat treated alloy is of heterogeneity, where the volume fraction of γ' phase increases and the γ' lattice misfit decreases. It is shown that the average size of γ' phase is 0.39 μm, the average γ' volume fraction 70% and the average γ' lattice misfit --2.0×10$-3. The evolution of this microstructure was also briefly described.
Key wordssingle crystal superalloy    Ru    subgrain    mosaic structure    misfit    γ' volume fraction
收稿日期: 2011-10-09     
基金资助:

国家重点基础研究发展计划项目2010CB631200和2010CB-631206以及国家自然科学基金项目50931004资助

作者简介: 谭喜鹏, 男, 1985年生, 博士生
[1] Gell M, Duhl D N, Giamei A F. In: Tien J, Wlodek S, Morrow H, Gell M, Maurer G E, eds., Superalloys 1980, Champion, PA: TMS, 1980: 205

[2] Hu Z Q, Liu L R, Jin T, Sun X F.  Aerial Eng, 2005; 31(3): 1

    (胡壮麒, 刘丽荣, 金涛, 孙晓峰. 航空发动机, 2005; 31(3): 1)

[3] Leverant G, Kear B, Oblak J.  Metall Mater Trans, 1973; 4B: 355

[4] Nathal M V, Ebert L.  Metall Mater Trans, 1985; 16A: 427

[5] Pollock T M, Argon A S.  Acta Metall Mater, 1992; 40: 1

[6] Reed R C, Matan N, Cox D C, Rist M A, Rae C M F.  Acta Mater, 1999; 47: 3367

[7] Reed R C, Cox D C, Rae C M F.  Mater Sci Eng, 2007; A448: 88

[8] Caron P, Khan T.  Mater Sci Eng, 1983; 61: 173

[9] Nathal M V.  Metall Mater Trans, 1987; 18A: 1961

[10] Nathal M V, MacKay R, Miner R.  Metall Mater Trans, 1989; A20: 133

[11] Tan X P, Liu J L, Jin T, Hu Z Q, Hong H U, Choi B G, Kim I S, Jo C Y.  Mater Sci Eng, 2011; A528: 8381

[12] Caron P. In: Pollock T M, Kissinger R D, Bowman R R, Green K A, McLean M, Olson S, Schirra J J, eds., Superalloys 2000, Champion, PA: TMS, 2000: 737

[13] Koizumi Y, Kobayashi T, Yokokawa T, Zhang J X, Osawa M, Harada H, Aoki Y, Arai M.In: Green K A, Pollock T M, Harada H, Howson T E, Reed R C, Schirra J J, Walston S, eds., Superalloys 2004, Champion, PA: TMS, 2004: 35

[14] Han Y, Ma W, Dong Z, Li S, Gong S. In: Reed R C, Green K A, Caron P, Gabb T P, Fahrmann M G, Huron E S,Woodard S A, eds.,  Superalloys 2008, Champion, PA: TMS, 2008: 91

[15] Chen J Y, Zhao B, Feng Q, Cao L M, Sun Z Q.  Acta Metall Sin, 2010; 46: 897

     (陈晶阳, 赵宾, 冯强, 曹腊梅, 孙祖庆. 金属学报, 2010; 46: 897)

[16] Chen J--Y, Feng Q, Cao L--M, Sun Z--Q.  Progress Nat Sci: Mater Int, 2010; 20: 61

[17] Warren B E.  X-ray Diffraction. New York: Dover Publications, 1990: 331

[18] Bruckner U, Epishin A, Link T.  Acta Mater, 1997; 45: 5223

[19] Tan X P, Liu J L, Song X P, Jin T, Sun X F, Hu Z Q.  J Mater Sci Technol, 2011; 27: 899

[20] Zhang J X, Wang J C, Harada H, Koizumi Y.  Acta Mater, 2005; 53: 4623

[21] Yeh A C, Rae C M F, Tin S. In: Green K A, Pollock T M, Harada H, Howson T E, Reed R C, Schirra J J,Walston S, eds.,  Superalloys 2004, Champion, PA: TMS, 2004: 677

[22] Fan X.  Metal X-ray Analysis. Bejing: Mechanical Industry Press, 1998: 43

     (范雄. 金属X射线学. 北京: 机械工业出版社, 1998: 43)

[23] Ibers J A, Hamilton W C.  International Tables for X-ray Crystallography Vol.IV.Birmingham: Kynoch Press, 1974: 71

[24] Murakami H, Saito Y, Harada H. In: Kissinger R D, Deye D J, Anton D L, Cetel A D, Nathal M V, Pollock T M,Woodford D A, eds.,  Superalloys 1996, Champion, PA: TMS, 1996: 249

[25] Ofori A, Rossouw C, Humphreys C.  Acta Mater, 2005; 53: 97

[26] Murakumo T, Kobayashi T, Koizumi Y, Harada H.  Acta Mater, 2004; 52: 3737

[27] Pan J S, Jian M T, Tian M B.  Fundamentals of Materials Science. Beijing: Tsinghua Press, 1998: 563

     (潘金生, 健民仝, 田民波. 材料科学基础. 北京: 清华大学出版社, 1998: 563)

[28] Reed R C.  The Superalloys: Fundamentals and Applications. Cambridge: Cambridge University Press, 2006: 141

[29] Feng Q, Nandy T K, Rowland L J, Tryon B, Banerjee D, Pollock T M.In: Green K A, Pollock T M, Harada H, Howson T E, Reed R C, Schirra J J, Walston S, eds., Superalloys 2004, Champion, PA: TMS, 2004: 769
[1] 赵鹏, 谢光, 段慧超, 张健, 杜奎. 两种高代次镍基单晶高温合金热机械疲劳中的再结晶行为[J]. 金属学报, 2023, 59(9): 1221-1229.
[2] 卢楠楠, 郭以沫, 杨树林, 梁静静, 周亦胄, 孙晓峰, 李金国. 激光增材修复单晶高温合金的热裂纹形成机制[J]. 金属学报, 2023, 59(9): 1243-1252.
[3] 张健, 王莉, 谢光, 王栋, 申健, 卢玉章, 黄亚奇, 李亚微. 镍基单晶高温合金的研发进展[J]. 金属学报, 2023, 59(9): 1109-1124.
[4] 李嘉荣, 董建民, 韩梅, 刘世忠. 吹砂对DD6单晶高温合金表面完整性和高周疲劳强度的影响[J]. 金属学报, 2023, 59(9): 1201-1208.
[5] 王迪, 贺莉丽, 王栋, 王莉, 张思倩, 董加胜, 陈立佳, 张健. Pt-Al涂层对DD413合金高温拉伸性能的影响[J]. 金属学报, 2023, 59(3): 424-434.
[6] 张子轩, 于金江, 刘金来. 镍基单晶高温合金DD432的持久性能各向异性[J]. 金属学报, 2023, 59(12): 1559-1567.
[7] 苏震奇, 张丛江, 袁笑坦, 胡兴金, 芦可可, 任维丽, 丁彪, 郑天祥, 沈喆, 钟云波, 王晖, 王秋良. 纵向静磁场下单晶高温合金定向凝固籽晶回熔界面杂晶的形成与演化[J]. 金属学报, 2023, 59(12): 1568-1580.
[8] 李文文, 陈波, 熊华平, 尚泳来, 毛唯, 程耀永. 第二代单晶高温合金DD6高性能钎焊接头的组织及力学性能[J]. 金属学报, 2021, 57(8): 959-966.
[9] 王迪, 王栋, 谢光, 王莉, 董加胜, 陈立佳. Pt-Al涂层对一种镍基单晶高温合金抗热腐蚀行为的影响[J]. 金属学报, 2021, 57(6): 780-790.
[10] 徐静辉, 李龙飞, 刘心刚, 李辉, 冯强. 热力耦合对一种第四代镍基单晶高温合金1100℃蠕变组织演变的影响[J]. 金属学报, 2021, 57(2): 205-214.
[11] 张少华, 谢光, 董加胜, 楼琅洪. 单晶高温合金共晶溶解行为的差热分析[J]. 金属学报, 2021, 57(12): 1559-1566.
[12] 马德新, 赵运兴, 徐维台, 皮立波, 李重行. 高温合金单晶铸件中共晶组织分布的表面效应[J]. 金属学报, 2021, 57(12): 1539-1548.
[13] 和思亮, 赵云松, 鲁凡, 张剑, 李龙飞, 冯强. 热等静压对铸态及固溶态第二代镍基单晶高温合金显微缺陷及持久性能的影响[J]. 金属学报, 2020, 56(9): 1195-1205.
[14] 刘金来, 叶荔华, 周亦胄, 李金国, 孙晓峰. 一种单晶高温合金的弹性性能的各向异性[J]. 金属学报, 2020, 56(6): 855-862.
[15] 赵旭,孙元,侯星宇,张洪宇,周亦胄,丁雨田. 取向偏差对镍基单晶高温合金钎焊接头组织与力学性能的影响[J]. 金属学报, 2020, 56(2): 171-181.