定向凝固高温合金 DZ125 的蠕变研究摘 要涡轮叶片是航空发动机的重要热端部件，在发动机工作过程中主要承受的是 轴向的较大离心载荷作用, 所以由离心力导致的蠕变损伤会导致叶片失效。我国自主研发的第一代采用低偏析技术制造的高性能定向凝固薄壁空心叶片镍基高温合金 DZ125 定向凝固高温合金，其主要应用于实推重比为７～８涡转发动机一级涡轮叶片，工作环境温度在 1000℃以上，DZ125 具有良好的高温使用性能。本文通过研究 DZ125 定向凝固高温合金蠕变过程与显微组织的变化关系，对定向凝固高温合金的蠕变断裂机理，和不同影响因素对蠕变疲劳性能的影响进行分析研究，为涡轮叶片长时使用后蠕变损伤评价提供技术支持。本文以 DZ125 定向凝固高温合金为研究对象，对不同阶段蠕变试样进行了详细的微观组织分析与表征，包括金相试验、SEM 试验、TEM 试验，以此为基础来研究该合金的蠕变疲劳断裂机理，并分析了不同因素对 DZ125 高温合金蠕变疲劳性能和微观组织的影响，得出了 DZ125 定向凝固高温合金在不同蠕变阶段的显微组织变化规律，为建立 DZ125 高温合金蠕变组织制备方法及评定方法提供了理论依据和技术支持。通过对相同温度不同试验应力和相同试验应力不同温度的蠕变疲劳试验结果进行分析，结果表明：在 1040℃条件下，对试样施加大于 137MPa 应力时，DZ125 合金就会呈现出明显的应力敏感性，造成蠕变寿命大幅降低。在 137MPa条件下，随着蠕变试验温度的提高，应变速率的增大，蠕变寿命将大幅降低。其次，DZ125 合金的 γ′相在高/低温应力蠕变试验过程中会发生筏形化和粗化。在 1040℃、137 MPa 条件下，蠕变 3h，γ′相筏形化和粗化，随施加应力降低，γ′相筏形化时间延长。通过透射电镜显微观察和扫描电镜微观观察 DZ125 合金在不同蠕变阶段的微观组织变化，发现了该合金的蠕变断裂机理：DZ125 合金在稳态蠕变期间是位错攀移超过筏状 γ′相。而在蠕变试验后期，位错在基体中进入了筏状 γ′相，这就导致在相界面形成了孔洞和微小裂纹。碳化物/γ′相的热膨胀系数不同，容易在界面上产生较大的应力，且晶界是理想的空位阱，造成二者发生分离而形成孔洞。在晶粒内部蠕变孔洞的形核位置主要是位于枝晶间区域的晶内碳化物与 γ′膜的界面。DZ125 定向凝固高温合金在高温蠕变后期，首先会在晶界处萌生微裂纹并扩展。随着蠕变的进行微裂纹的沿晶扩展会导致合金的应变量增加，同时微裂纹的沿晶界扩展使...
