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

和思亮¹，赵云松²，鲁凡¹，张剑²，李龙飞¹，冯强¹

1. 北京科技大学新金属材料国家重点实验室北京材料基因工程高精尖创新中心2. 中国航发北京航空材料研究院先进高温结构材料重点实验室

摘 要：以初始组织分别为铸态组织和固溶态组织的第二代镍基单晶高温合金为研究对象,通过进行1300℃、30 MPa、2 h+1300℃、100 MPa、3 h两阶段的热等静压处理,对比热等静压前后显微缺陷及微观组织的变化,并在980℃、250 MPa条件下进行高温持久性能实验,明确了热等静压处理对不同初始组织状态下镍基单晶合金组织状态及持久性能改善的影响机制。结果表明:固溶处理显著促进Re、W、Al、Ta等合金元素的扩散,降低铸态组织共晶面积分数但显著提高显微孔洞平均面积分数及平均尺寸。热等静压处理可以显著降低显微孔洞平均面积分数及平均尺寸且对固溶态组织的作用更为显著,但热等静压对共晶组织的消除作用不如固溶处理明显。固溶态组织经热等静压处理后,显微孔洞面积分数降低至0.005%;共晶组织基本消除;Re、W、Al、Ta等元素枝晶偏析程度显著缓解;其980℃、250 MPa高温持久寿命相比未经热等静压处理的标准热处理态合金提高了40%左右。对固溶态组织进行热等静压处理的工序安排有利于提高显微孔洞闭合作用,促进成分均匀化并显著提高合金高温持久寿命。

关键词：第二代镍基单晶高温合金;热等静压;显微孔洞;共晶;持久寿命;