温度梯度对Ni₃Al基单晶高温合金蠕变行为的影响

摘要

高温合金蠕变性能的表征一般在恒温恒应力条件下进行，然而在航空发动机服役环境中由于内冷气的影响，涡轮叶片往往在厚度方向存在较大的温度梯度，因此探究单晶合金在温度梯度下的蠕变行为具有重要的工程应用价值。本工作利用Ni₃Al基单晶高温合金开展一系列基于叶片典型服役状态的温度梯度蠕变实验，温度梯度包括10～5、5×10～4 K/m。结果表明，温度梯度对试样的蠕变寿命影响显著，与等温蠕变相比，10～5 K/m温度梯度使蠕变寿命增长了接近46%，而5×10～4 K/m温度梯度则增加了约30%蠕变寿命。断口分析与组织分析表明，温度梯度条件下试样断口的各向异性更加显著，其高、低温端的氧化状态也明显不同。在高温区，氧化层紧密且厚度较小；在低温区，氧化层疏松且厚度较大。其中10～5 K/m温度梯度试样的组织在低温区为形筏组织，在高温区为解筏组织，这表明该试样在高温区和低温区的应变速率不一致。

关键词

温度梯度 / 单晶高温合金 / 镍基高温合金 / 蠕变