Hf對IC10高溫合金凝固特性的影響.pdf

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1、第32卷第6期航空材料學(xué)報(bào)Vo1．32，No．62012年12月JOURNALOFAERONAUTICALMATERIALSDecember2Ol2Hf對IC10高溫合金凝固特性的影響王艷麗，趙希宏，范映偉，黃朝暉，王祺(1．北京航空材料研究院先進(jìn)高溫結(jié)構(gòu)材料重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京100095；2．北京航空材料研究院，北京100095)摘要：采用等溫凝固和差熱分析相結(jié)合的方法，研究Hf含量對定向凝固柱晶IC10高溫合金凝固特性的影響，得到Hf含量變化時(shí)合金在不同溫度的凝固組織和凝固順序。結(jié)果表明：隨著Hf含量增加，合金的液相線及固相線溫度均降低，凝固溫度范圍擴(kuò)大，．y共晶析出溫度提高。增加Hf含

2、量還縮小了枝晶間喪失補(bǔ)縮能力溫度與固相線溫度的溫度范圍，并降低枝晶間液池保持連通時(shí)所需的最小液體量，提高IClO合金的鑄造性能。關(guān)鍵詞：高溫合金；定向凝固；Hf；微觀組織DOIi10．3969／j．issn．1005—5053．2012．6．007中圖分類號：TG132．32文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1005—5053(2012)06-0050—06高溫合金渦輪葉片是先進(jìn)航空發(fā)動機(jī)的關(guān)鍵零在不同溫度等溫凝固條件下固一液兩相比例變化、初部件之一,21。自從20世紀(jì)90年代以來，北京航空生相的析出順序以及其析出的溫度范圍，確定了合材料研究院自主研制了新型的IC10高溫合金葉片金在凝固過程中常涉及

3、的參數(shù)，，，△，△，材料，它具有良好的抗氧化、抗腐蝕性能，能滿足高△和F。推重比發(fā)動機(jī)對葉片材料的需求，并被選為某先進(jìn)航空發(fā)動機(jī)高壓渦輪導(dǎo)向葉片材料。1實(shí)驗(yàn)過程合金的化學(xué)成分直接影響著其微觀組織形態(tài)、尺寸、分布以及鑄造性能，研究元素對高溫合金凝固IC10合金名義成分(質(zhì)量分?jǐn)?shù))：Ni—II．5／過程的影響對弄清合金中相的析出規(guī)律，揭示元素12．5Co．6．5／7．5Cr一6．5／7．5Ta．5．6／6．2Al_4．7／作用以及評定鑄造高溫合金的可鑄性等很有幫5．2W一1．0／2．0Hf．1．0／2．0Mo一0．01／O．02B．0．07／助。以往的研究表明，Hf元素對定向凝固高溫0．12C

4、。為考察Hf對ICIO合金的影響，采用真空感合金鑄造性能影響很大’。加Hf能改進(jìn)晶界結(jié)應(yīng)爐熔煉了三爐不同Hf含量的合金。Hf含量分別構(gòu)，在不損害抗蠕變性能的前提下，在晶粒尺寸允許為0．8％(低于ICIO合金Hf含量范圍)、1．5％范圍內(nèi)調(diào)節(jié)合金局部的塑性變形。添加Hf能提高(ICIO合金Hf的中值含量)和2．0％(ICIO合金中合金的中溫橫向性能而不損害合金的縱向性能。HfHf含量的上限)。在相同工藝條件下，采用ISP2／在^y相中的溶解度比在相中大，因此更能強(qiáng)化III．DS型真空定向凝固爐制備定向試棒，合金成分相；同時(shí)Hf又是極強(qiáng)的碳化物形成元素，Hf元素會如表1所示。影響合金的初熔溫度

5、。從三種合金鑄態(tài)試棒各切取2．5mmX2．5mm目前關(guān)于Hf對IC10合金凝固特性的影響還沒x5ram的小塊，同時(shí)在20ram×30ram×40ram的石有相關(guān)研究。因此，本工作研究了Hf含量對定向凝墨塊的20ramx30mm面打一盲孔(孑L徑為10mm，深固柱晶IC10高溫合金凝固特性的影響，分析了合金度為15ram)，孑L中填充由剛玉粉和硅溶膠組成的料漿，然后把切好的小塊試樣浸沒在料漿中，干燥后便制成等溫凝固試樣。將試樣放入硅碳棒管式加熱爐收稿日期：2012-08—13；修訂日期：2012—09．17內(nèi)，加熱至1400％，保溫15min使試樣處于完全熔作者簡介：王艷麗(1977一)，女

6、，博士，高級工程師，主要從化狀態(tài)，然后冷卻至不同溫度等溫凝固，15min后淬事鑄造高溫合金研究，(E-mail)wangyanli0827@163．tom入水中。等溫凝固的溫度范圍為1380—1150~C．一通訊作者：趙希宏，男，博士，研究員，主要從事鑄造高溫合金般等溫凝固溫度間隔為20~C，在相變敏感區(qū)(由研究，(E—mail)zhao—xihong8962@sina．tom。DSC測試結(jié)果確定)，間隔為5～10℃。54航空材料學(xué)報(bào)第32卷用定量金相法測定不同溫度下等溫凝固試樣的又是^y的形成元素，促進(jìn)晶界和枝晶間+共晶液體含量，并用液相線溫度與等溫溫度之差作得合形成。Hf含量增加，使合

7、金中+^y共晶相尺寸增金的凝固特性圖，如圖6所示?？梢钥闯觯谀涕_大，數(shù)量增多。同時(shí)，+共晶形成溫度與合金中始的30~(2內(nèi)，三種合金的凝固速率非?？?，液體量(Ti+A1+Hf+Ta+Nb)的原子分?jǐn)?shù)近似呈線性關(guān)銳減，以后凝固速率趨于平緩。0．8％Hf合金在系?。因此Hf含量增加，導(dǎo)致共晶析出溫度升高。1375oC開始析出，到1350℃時(shí)析出的已達(dá)到研究表明，△和F的大小對合金的凝固特性90vol％；含1．5％Hf的I