单晶高温合金具有优异的蠕变和疲劳抗力、良好的抗氧化性和抗热腐蚀性、组织稳定性和使用可靠性,广泛用于航空航天、舰船、能源发电等领域[1,2]
优化合金成分与制备工艺,可提高叶片的承温能力和单晶高温合金力学性能[3]
但是,随着高温合金难熔元素(Re、Mo、Ta等)含量和单晶叶片形状复杂程度的提高,单晶铸件出现缺陷的几率也随之提高[4~6],单晶高温合金的固有缺陷显微孔洞极易成为裂纹萌生的根源,导致材料蠕变或者疲劳失效[7~9]
将高温与等静压结合的热等静压(HIP)技术,是消除铸件内部显微孔洞和疏松缺陷、提高铸件致密度的有效方法[10]
目前,对某些发动机用高温合金精铸件进行热等静压处理,已经成为生产加工流程的一道固定工序
近年来,热等静压也逐渐应用于铸造单晶高温合金[11~13]
Epishin等[14]的研究表明,在CMSX-4单晶合金的热等静压过程中合金内部5~10 μm的小尺寸固溶微孔迅速消失,大尺寸凝固孔经过稍长时间也有效闭合,微孔数量显著减少
Roncery等[15]对ERBO/1合金进行合适的热等静压完整热处理工艺,不仅显著降低了微孔的数量密度,还细化了合金γ/γ?相微观组织结构,从而使合金在750℃/800 MPa条件下的持久蠕变寿命提高
Cervellon等[16]的研究发现,显微孔洞是影响单晶高温合金超高周疲劳性能最重要的因素
经过热等静压处理的小尺寸样品其内部显微孔洞数量少,与传统快速凝固工艺(HRS)和液态金属冷却工艺(LMC)制备的样品相比其超高周疲劳寿命明显提高
但是,也有研究者[17]认为,热等静压虽然能显著消除CMSX-4单晶合金的铸造孔洞,但是在1150℃/100 MPa条件下的蠕变持久寿命并没有明显延长,TCP相的形成或许是限制高温蠕变性能的关键因素
另外,对于单晶高温合金,若热等静压参数及后续热处理制度选择不当,还可能使合金发生再结晶或引入其它新显微组织缺陷,严重降低合金的使用性能
鉴于此,本文以用HRS凝固工艺制备的第三代镍基单晶高温合金DD33为研究对象,通过对铸态、标准热处理态、热等静压及不同制度后续热处理态合金的微观组织进行对比表征观察,选出最佳热等静压后续热处理制度
再利用XCT准原位定量统计合金中显微孔洞在热等静压过程中的演变规律,比较单晶高温合金在热等静压前后的持久性能差异并分析原因,以期为单晶高温合金叶片结
声明：
“热等静压对第三代单晶高温合金DD33显微组织和持久性能的影响” 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：何禹锋,王莉,王栋,王绍钢,卢玉章,谷阿山,申健,张健
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2025年06月06日 ~ 08日 
