小角度晶界对二代镍基单晶高温合金高温蠕变行为的影响

尹阔; 李龙飞; 赵云松; 冯强

航空材料学报 ›› 2025, Vol. 45 ›› Issue (05) : 112 -122.

尹阔, 李龙飞, 赵云松, 冯强

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摘要

以含不同晶界取向差的二代镍基单晶高温合金板状样品为研究对象，通过开展1100℃/137 MPa的高温蠕变断裂及中断实验，探究小角度晶界对合金高温蠕变行为的影响作用机制。结果表明：经标准热处理后，取向差为7°的GB-7合金小角度晶界处析出细小的MC型碳化物，取向差为12°的GB-12合金小角度晶界处主要是块状的M6C型碳化物。随着晶界取向差的增大，合金的高温蠕变寿命降低，GB-12合金的蠕变寿命仅为单晶合金的40%。进一步分析表明，GB-7合金和GB-12合金在高温蠕变过程中皆发生了小角度晶界迁移，但是GB-12合金的迁移距离低于GB-7合金。GB-12合金中块状M6C型碳化物阻碍了小角度晶界迁移，导致晶界处产生应力集中。GB-12合金内部和表面的小角度晶界处易于萌生裂纹，导致其蠕变寿命显著降低。本研究可为后续提升合金高温蠕变中小角度晶界的容限提供指导和数据支持。