镍基单晶高温合金具有优异的高温组织稳定性、抗蠕变性能、抗疲劳性能以及高温抗腐蚀性能，可 用于制造航空发动机涡轮叶片等重要热端部件[1,2]
随着航空发动机推重比的不断提高，对单晶高温合金承温能力的要求也随之提高[3,4]
提高W、Mo、Re、Ta等难熔元素的含量，尤其是Re元素的含量可使镍基单晶高温合金的承温能力提高
但是，添加Re元素会提高合金的枝晶偏析程度和拓扑密堆相(TCP相)的析出倾向，使合金的组织稳定性下降并提高合金的成本[5,6]
因此，为了保证合金具有优异的高温力学性能，寻找Re元素的替代元素已成为单晶高温合金成分设计和应用的重要方向
第二代单晶高温合金具有较强的承温能力和优异的综合性能，广泛用于制造航空发动机涡轮叶片
为了降低第二代单晶高温合金的成本，对其进行了深入的研究
Fleischmann等[7]研究发现，考虑元素在两相的分配时可用4.3%(质量分数)W或2.2%的Mo代替1%Re的固溶强化作用
W、Ta和Re是单晶高温合金强化效果最好的合金元素，而用W替代Re可在保证合金性能的同时降低成本[8~10]
航空发动机在服役过程中，其涡轮叶片承受巨大的离心力，单晶叶片失效的主要形式是离心力造成的蠕变损伤
因此，高温持久性能是检验合金性能的一个重要指标[11]
相关研究结果表明[12,13]，含Re单晶高温合金在高温蠕变初期的变形机制，是位错在基体中滑移；在稳态蠕变阶段，合金的变形机制是位错攀移越过筏形γ'相；而在蠕变第三阶段时，大量a<101>超位错剪切筏形γ'相使筏形γ'相发生扭曲变形，微裂纹在γ/γ'两相界面处萌生并扩展成为合金的主要失效方式
在高温蠕变过程中，在γ/γ'界面处形成界面位错网
致密的界面位错网进一步阻碍位错剪切γ'相，使合金的蠕变抗力提高[14]
还有研究表明，高温下的a<010>超位错也能降低合金的稳态蠕变速率[15]
因此，需进一步明确低Re镍基单晶高温合金在持久变形后期的位错结构以及主要强化机制
据此，本文在第二代单晶高温合金成分的基础上调整W元素和Re元素的成分，用更多的W元素替代Re元素，分别测试两种“W替Re”型低成本第二代镍基单晶高温合金在982℃/248 MPa和1070℃/137 MPa条件下的持久性能，研究其高温持久变形机制
1 实验方法
实验用材料为两种“W替Re”型低
声明：
“两种“W替Re”型低成本第二代镍基单晶高温合金的高温持久变形机制” 该技术专利(论文)所有权利归属于技术(论文)所有人。仅供学习研究，如用于商业用途，请联系该技术所有人。
我是此专利(论文)的发明人(作者)
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编辑：中冶有色网
来源：周章瑞,吕培森,赵国旗,张剑,赵云松,刘丽荣
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2025年06月13日 ~ 15日 
