过高温暴露对DD5单晶超合金的微观结构和机械性能的影响
Sheng-Ping Chen1, Xin-Yun Jia2, Cui Zong2
1Science and Technology on Advanced High Temperature Structural Materials Laboratory, Beijing Institute of Aeronautical Materials, Beijing, 100095, China. willofforsaken@hotmail.com.
Scientific reports
|August 20, 2025
概括
第二代单晶超合金DD5在模拟的航空发动机高温条件下显示微观结构稳定性. 机械性能各不相同,在1150°C的100小时后,拉伸强度略有增加.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 金工业是金工业的一个方面.
- 航空航天工程 航空航天工程
背景情况:
- 航空发动机轮机定向机在极端高温条件下工作.
- 像DD5这样的第二代单晶 (SX) 超级合金对于高温应用至关重要.
- 了解热暴露下的材料行为对于组件寿命至关重要.
研究的目的:
- 研究DD5超合金的微观结构演变和机械性能变化.
- 模拟航空发动机轮机定向器的过高温度服务环境.
- 为了评估DD5在长时间的热暴露后的稳定性和性能.
主要方法:
- 超合金DD5的薄板样本被暴露在1100°C和1150°C之间长达100小时.
- 使用扫描电子显微镜 (SEM) 进行微结构分析,检查γ'沉物,γ矩阵,碳化物和拓密度相 (TCP).
- 在各种温度和应力下评估了机械性能,包括抗拉强度和破裂寿命.
主要成果:
- DD5的微观结构基本保持稳定,在100小时后没有观察到TCP相位形成.
- 在两种温度下,沉物大小显著增加,在100小时后在1100°C时达到0.90微米,在1150°C时达到1.05微米.
- 在870°C的拉伸强度在100小时后略有增加,而破裂寿命则根据温度和应力条件而异.
结论:
- 在模拟的航空发动机高温条件下,DD5超合金表现出良好的微观结构稳定性.
- 热暴露导致γ'沉物显著粗,并对机械性质产生轻微变化.
- 在长时间暴露在高温下,合金的性能需要仔细考虑操作参数,以获得最佳组件寿命.
