晶粒细化对K447A合金持久性能的影响

摘要

晶粒细化是提高合金中低温性能的有效手段，但在等强温度以上可能会损伤高温持久性能。本工作结合扫描电子显微镜及能谱分析研究K447A合金显微组织演化及持久断裂机制，并讨论K447A合金在760℃/724 MPa、815℃/600 MPa、870℃/365 MPa和980℃/210 MPa条件下晶粒细化对持久性能的影响。结果表明，K447A合金持久等强温度介于815～870℃，晶粒细化对K447A合金持久寿命的影响具有明显的温度依赖性。在760℃/724MPa条件下，随着晶粒尺寸从5.0 mm分别减小至1.3 mm和58μm,K447A合金持久寿命从83 h分别提高至115h和194 h；在815℃/600 MPa条件下，随着晶粒细化，持久寿命先从31 h增加至84 h，之后略降至76 h；在870℃/365 MPa及980℃/210 MPa条件下，随着晶粒细化，持久寿命逐步减小。因此，晶粒细化是改善K447A合金在870℃以下持久性能的有效技术手段。K447A合金持久变形在815℃以下以晶内变形为主，晶粒细化主要通过限制滑移带长度和提高γ′相体积分数延长持久寿命；在870℃以上K447A合金持久变形以晶界滑移为主，晶粒细化对持久性能的劣化归因于高温晶界滑移加剧、氧化及由此导致的脆性AlN及低强度贫化区。

关键词

K447A合金 / 晶粒细化 / 等强温度 / 显微组织 / 持久性能 / 断裂机制