小角度晶界对DD6单晶高温合金980_拉伸性能的影响.pdf.pdf

第 36 卷第 12 期稀有金属材料与工程 ,
2007 年 12月 RARE METAL MATERIALS AND ENGINEERING December 2007

小角度晶界对 DD6 单晶高温合金
980 ℃拉伸性能的影响

赵金乾,李嘉荣,刘世忠,袁海龙,韩梅
(北京航空材料研究院先进高温结构材料国防科技重点实验室,北京 100095)

摘要:针对第 2 代单晶高温合金 DD6,采用籽晶制备了小角度晶界双晶试样。初步定量研究了小角度晶界对单晶高
温合金 DD6 980 ℃拉伸性能的影响。结果表明,随着小角度晶界角度的增加,试样的塑性显著降低,抗拉强度下降。
与[001]取向标准试样的韧窝型断裂不同,小角度晶界试样出现不同程度的解理断裂特征,在晶界角度较大时,出现明
显的沿晶断裂特征。与[001]标准试样相比,小角度晶界试样的断裂过程发生了变化,导致断裂机制发生变化。在 980 ℃
条件下,垂直于拉伸应力轴的枝晶界和小角度晶界将导致合金拉伸性能的降低。
关键词:小角度晶界;拉伸性能;单晶高温合金;DD6
中图法分类号:TG +2 文献标识码:A 文章编号:1002-185X(2007)12-2232-04

涡轮工作叶片作为航空发动机的关键零件之一, 并按照高温拉伸试验规范的要求加工力学性能试样。
所用材料经历了从变形高温合金、铸造等轴晶高温合试样的实物照片如图 2 所示。
金、定向柱晶高温合金到单晶高温合金的发展历程。
θ
目前先进航空发动机工作叶片大量采用单晶高温合[100]
[010]
金[1]。由于叶片形状和凝固过程的复杂性等原因,在
Grain boundary
单晶叶片中难以完全避免小角度晶界缺陷[2]。对于给
定的合金,其性能与组织结构密切相关。在高温状态
下使用的单晶高温合金叶片,叶片中存在的小角度晶
界对高温下的力学性能具有明显的影响。所以,开展
Grain boundary
小角度晶界对第 2 代单晶高温合金 DD6 拉伸性能影响 Tensile specimen
的研究具有重要意义。

1 实验方案


利用两个籽晶制备包含两个晶粒的试板,从而获
得了板状小角度晶界试样。在定向凝固过程中,试板图 1 小角度晶界双晶试样制备示意图
中两晶粒的枝晶生长方向通过籽晶控制。本实验中籽 Schematic of bi-crystalline specimen fabricating of a low
晶的[001]取向理论上与试板的纵向平行,利用籽晶间 angle grain boundary
相对旋转一定角度获得倾侧晶界,如图 1 示意所示。
试板中的晶界大致与一次枝晶轴平行,且垂直于机械拉伸试样的标距为 25 mm。在型号为 ZDM10T 的
加工后拉伸试样的应力轴。采用 X 射线劳厄背反射衍拉伸试验机上进行了 980 ℃拉伸试验。
射方法测定拉伸试样晶界两侧晶体的取向,经过计算
2 实验结果
得到晶体取向之间的夹角——晶界的角度。试板切割
成条状试样后,按照第 2 代单晶高温合金 DD6 的热处在单晶高温合金[001