鎳基單晶高溫合金具有優異的高溫組織穩定性、抗蠕變性能、抗疲勞性能以及高溫抗腐蝕性能，可 用于制造航空發動機渦輪葉片等重要熱端部件[1,2]
隨著航空發動機推重比的不斷提高，對單晶高溫合金承溫能力的要求也隨之提高[3,4]
提高W、Mo、Re、Ta等難熔元素的含量，尤其是Re元素的含量可使鎳基單晶高溫合金的承溫能力提高
但是，添加Re元素會提高合金的枝晶偏析程度和拓撲密堆相(TCP相)的析出傾向，使合金的組織穩定性下降并提高合金的成本[5,6]
因此，為了保證合金具有優異的高溫力學性能，尋找Re元素的替代元素已成為單晶高溫合金成分設計和應用的重要方向
第二代單晶高溫合金具有較強的承溫能力和優異的綜合性能，廣泛用于制造航空發動機渦輪葉片
為了降低第二代單晶高溫合金的成本，對其進行了深入的研究
Fleischmann等[7]研究發現，考慮元素在兩相的分配時可用4.3%(質量分數)W或2.2%的Mo代替1%Re的固溶強化作用
W、Ta和Re是單晶高溫合金強化效果最好的合金元素，而用W替代Re可在保證合金性能的同時降低成本[8~10]
航空發動機在服役過程中，其渦輪葉片承受巨大的離心力，單晶葉片失效的主要形式是離心力造成的蠕變損傷
因此，高溫持久性能是檢驗合金性能的一個重要指標[11]
相關研究結果表明[12,13]，含Re單晶高溫合金在高溫蠕變初期的變形機制，是位錯在基體中滑移；在穩態蠕變階段，合金的變形機制是位錯攀移越過筏形γ'相；而在蠕變第三階段時，大量a<101>超位錯剪切筏形γ'相使筏形γ'相發生扭曲變形，微裂紋在γ/γ'兩相界面處萌生并擴展成為合金的主要失效方式
在高溫蠕變過程中，在γ/γ'界面處形成界面位錯網
致密的界面位錯網進一步阻礙位錯剪切γ'相，使合金的蠕變抗力提高[14]
還有研究表明，高溫下的a<010>超位錯也能降低合金的穩態蠕變速率[15]
因此，需進一步明確低Re鎳基單晶高溫合金在持久變形后期的位錯結構以及主要強化機制
據此，本文在第二代單晶高溫合金成分的基礎上調整W元素和Re元素的成分，用更多的W元素替代Re元素，分別測試兩種“W替Re”型低成本第二代鎳基單晶高溫合金在982℃/248 MPa和1070℃/137 MPa條件下的持久性能，研究其高溫持久變形機制
1 實驗方法
實驗用材料為兩種“W替Re”型低
聲明：
“兩種“W替Re”型低成本第二代鎳基單晶高溫合金的高溫持久變形機制” 該技術專利(論文)所有權利歸屬于技術(論文)所有人。僅供學習研究，如用于商業用途，請聯系該技術所有人。
我是此專利(論文)的發明人(作者)
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編輯：中冶有色網
來源：周章瑞,呂培森,趙國旗,張劍,趙云松,劉麗榮
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2025年07月18日 ~ 20日 
