dd5镍基单晶高温合金使用极限
镍基高温合金性能
镍基高温合金镍基高温合金是以镍为基体(含量一般大于50%) 在650～1000℃范围内具有较高的强度和良好的抗氧化、抗燃气腐蚀能力的高温合金。
发展过程镍基高温合金(以下简称镍基合金)是30年代后期开始研制的。
英国于1941年首先生产出镍基合金Nimonic 75(Ni-20Cr-0.4Ti)；为了提高蠕变强度又添加铝，研制出Nimonic80(Ni-20Cr-2.5Ti-1.3Al)。
美国于40年代中期，苏联于40年代后期，中国于50年代中期也研制出镍基合金。
镍基合金的发展包括两个方面：合金成分的改进和生产工艺的革新。
50年代初，真空熔炼技术的发展，为炼制含高铝和钛的镍基合金创造了条件。
初期的镍基合金大都是变形合金。
50年代后期，由于涡轮叶片工作温度的提高，要求合金有更高的高温强度，但是合金的强度高了，就难以变形，甚至不能变形，于是采用熔模精密铸造工艺，发展出一系列具有良好高温强度的铸造合金。
60年代中期发展出性能更好的定向结晶和单晶高温合金以及粉末冶金高温合金。
为了满足舰船和工业燃气轮机的需要，60年代以来还发展出一批抗热腐蚀性能较好、组织稳定的高铬镍基合金。
在从40年代初到70年代末大约40年的时间内，镍基合金的工作温度从700℃提高到1100℃，平均每年提高10℃左右。
镍基高温合金的发展趋势见图1。
镍基高温合金的发展趋势成分和性能镍基合金是高温合金中应用最广、高温强度最高的一类合金。
其主要原因，一是镍基合金中可以溶解较多合金元素，且能保持较好的组织稳定性；二是可以形成共格有序的A3B型金属间化合物γ'[Ni3(Al，Ti)]相作为强化相，使合金得到有效的强化，获得比铁基高温合金和钴基高温合金更高的高温强度；三是含铬的镍基合金具有比铁基高温合金更好的抗氧化和抗燃气腐蚀能力。
镍基合金含有十多种元素，其中Cr主要起抗氧化和抗腐蚀作用，其他元素主要起强化作用。
根据它们的强化作用方式可分为：固溶强化元素，如钨、钼、钴、铬和钒等；沉淀强化元素，如铝、钛、铌和钽；晶界强化元素，如硼、锆、镁和稀土元素等。
镍基单晶高温合金DD5_磨削成屑机理研究
镍基单晶高温合金DD5磨削成屑机理研究*于贵华1， 朱 涛1， 蔡 明1， 安志欣1， 王成静2， 罗书宝1（1. 辽宁石油化工大学 机械工程学院, 辽宁 抚顺 113001）（2. 辽宁石油化工大学 石油化工学院, 辽宁 抚顺 113001）摘要 为研究镍基单晶高温合金DD5的磨削去除机理，提高其加工效率，针对镍基单晶高温合金具有显著各向异性的特点，建立基于Hill 模型的三维有限元磨削模型，研究镍基单晶高温合金DD5的表面加工形貌和切屑形貌，分析切屑形貌演变过程及其磨削力变化，探究磨削速度对切屑形貌和切屑形成频率的影响。
研究表明：在磨削参数范围内，加工DD5容易出现锯齿形切屑；磨削力呈稳定增加并伴有一定的周期性波动，其波动情况与锯齿形切屑相对应；随着磨削速度的增大，磨粒能更快进入切削阶段，其临界成屑厚度由0.225μm 最终降为0.158 μm ，成屑阶段占比由85.0%提高到89.5%；临界划擦厚度受磨削速度变化影响不大；随着磨削速度的增加，DD5切屑形貌由锯齿分节密集堆叠的单元节状向连续型锯齿状转变，最后发展为条形带状切屑。
关键词 磨削；切屑形貌；镍基单晶高温合金DD5；有限元分析中图分类号 TG58; TH161 文献标志码 A 文章编号 1006-852X(2023)06-0760-12DOI 码 10.13394/ki.jgszz.2022.0169收稿日期 2022-10-11 修回日期 2023-01-16作为航空发动机涡轮盘、转子叶片、涡轮导向叶片等关键零部件的主要材料，镍基单晶高温合金具有优异的物理和化学性能，例如抗蠕变性能、耐高温性能、抗冲击性能等[1-2]。
然而，这些优异的力学性能也给其加工制造带来了巨大困难，使其出现加工质量差、加工成本高等缺点[3]。
和其他传统加工方式相比，磨削加工具有加工质量好、精度高等特点，能够满足镍基单晶高温合金在特殊工况下的使用条件[4]。
但是，在磨削过程中镍基单晶高温合金仍出现磨削温度高、磨削力大、能量损耗高、加工效率低等难点[5]。
镍基单晶高温合金性能的研究
金 的性能 进行研究 ， 具有 一定 的实 际意义 。
前 制 造 先进 航 空 发 动 机 和 燃 气 轮 机 叶 片 的 主 要 材 料 。为 了满 足 高性 能航空 发动 机 的设 计 需求 ，多年
来 ， 国十分重 视镍 基单 晶高 温合 金的研 制 和开 发 。 各 单 晶高温 合金 一直沿 着其 独特 的道 路发 展 。随着 合 金设计 理 论水平 的提 高 和生产 工艺 的改 进 ，相继 出 现 良好 的综 合性 能 的镍基 单 晶高温 合金 。对 这种 合
６ Ｐｅｔｒｅ ， ｅ ｔｎ ｅ ， ｉｒＲ ，ｔａ． ｃｅｔｕ ｔｒ ｆ ｒｓｕｅ ｔｅｓｎＧ Ｗ ｓｅ ｇ ｎ Ｈ Ｈｏｅ ｅ ，１ Ｍｉｒｓｒ ｃｕｅ ｏ Ｐｅ ｓｒ ￣
柳 松青 （ 哈尔滨 工业 大学 ， 哈尔滨市 １０ ０ ５ ０ １）
摘 要 ： 究在两 种凝 固条 件下 ， 研 热处理 对镍 基单 晶高 温合 金性 能 的影 响。研 究表 明： 相 为 ０５时， ． 镍基 单 晶高 温合 金在 ９ ０ ｌ５ ℃有最 佳 的蠕 变性 能 ；显微 疏松 对 ８ ０ ５～ ００ ５ ℃的高周疲 劳 以及 ７ ０ ５ ℃低 周疲 劳有 明显 的影
ｍａ ｃ ｔ ｐ ａ ｅ０５ ａ ｄ ｔ ｍｐ ｒ ｔ ｒ ５ ～１ ５ ｏ Ｍｉｒ ｓｒ ｃ ｕ ｅ ｐ ｒｓｔ ａ ｂ ｉｕ ｆ ｅ ｃ ｎ ｎ ｅｗｉ ａ ｈ ｈ ｓ ． ｎ ｅ ｅ ａ ｕ ｅ９ ０ ０ ０ Ｃ． ｃ ｏ ｔｕ ｔ ｒ ｏ ｏ ｉ ｈ ｄ ｏ ｖｏ ｓｉ ｌ ｎ ｅｏ ｙ ｎｕ ｈｇ ｙ ｌ ｔ ｕ ｔ ５ ￣ ｎ ｗ ｙ ｌ ｔ ｕ ｔ ５ ￣ ． ｈ ｎｈｇ ｍ ｐ ｒｔ ｒ ａ ｉｎ ｐ ｅ ｒ ｄｗｉ ｉｈｃ ｃｅｆ ｉ ｅａ ０ （ ａ ｄ ｌ ｃ ｃｅｆ ｉ ｅａ ０ （ Ｗ ｅ ｉｈｔ ａｇ ８ ３ ｏ ａｇ ７ ３ ｅ ｅ ａ ｕ ｅｇｒ ｄｅ ｔ ｐ ａ ｅ ｔ ａ ｈ ｃ ｓｉｇ ｐ ｏ ｅ ｓ。 ｐ ｏ ｅ ａ ｔ ｒ ｃ ｓ ｉ ｒ ｖ ｍｅ ｔ ｆｐ ｒ ｒ ｎ ｅ ｗｉ ｈｓｓ ｐ ｒ ｌ ｙｗｈｃ ｏ ｓ ｓ ｅ ｉｈ ｒ ａ ｓｉ ｅ ｉ— ｎ ｍ ｎ ｅ ｆ ｍａ ｃ ｔ ｔ ｉ ｕ ｅ ａ ｌ ｉｈ ｐ ｓ ｅ ｓ ｄ ｈｇ ｅ ｕ ｔ ｒ ｓｓ ０ ｏ ｈ ｏ ｃ ｃ
DD5单晶高温合金钎焊接头的微观组织和力学性能分析
２ ０ ０和 ５ ０ ０ Ｉ ｘ ｍ．
分析 Ｄ Ｄ ５单 晶合金 的特 性发 现 ， 该 合 金 ｃ元 素 含量 较高 ， 且含 有 钨 ， 钼， 钽， 铗等难熔金属 ， 可 焊 性
ＤＤ ５单 晶 合 金 与 钴 基 钎 料 的 化 学成 分 （ 质量分数 ， ％） 较差 ．真空钎 焊技 术加 热 温度 较 低 ， 组 织 变化 小 ， 变 表 １
关键词 ：单晶高温合金 ；钴基钎料 ；焊缝间隙 ；钎焊显微组织 ；力学性能
中图 分 类 号 ： Ｔ Ｇ ４ ５ ４ 文献 标 识 码 ： Ａ 文章 编 号 ： ０ ２ ５ ３— ３ ６ ０ Ｘ（ ２ ０ １ ７ ） ０ １ — ０ １ １ ７— ０ ４
０ 序
言
ｌ 试 验 方 法
在文 中钎 焊 分析 中 ， 被 连 接 母 材 为 国 内研 制 的
国内研制 的含 铼 镍 基 单 晶 高 温 合 金 Ｄ Ｄ ５综 合
性能 优异 ， 现 已推 广应 用 ， 具有 广 阔的应 用 前 景 ．开 第二 代镍 基单 晶高 温合 金 Ｄ Ｄ ５ ， 其 主要化 学 成分 见
展Ｄ Ｄ ５单 晶合 金 连 接 技 术 分 析 不 仅 可 以实 现 复 杂 表 １ ．本 课 题 组采 用 选 晶法 在 定 向凝 固炉 中制 备 的
组织 ， 讨论接 头的焊缝 间隙对显微组织 和相分 布 的影 响．结果 表 明， 当钎 焊 间隙为 １ ０ Ｉ ． ｔ ｍ时 ， 焊缝组 织与母 材相 似， 由 和 相构成 ， 其中弥散分布着细小 的 Ｍ， Ｂ ： 相； 随焊 缝 间隙的增 加 ， 焊 缝 中形 成骨 架状 Ｍ， Ｂ 相， 富钴 的 一
DD5镍基单晶高温合金缓进磨削表面完整性研究
DD5镍基单晶高温合金缓进磨削表面完整性研究靳淇超;曹帅帅;汪文虎;蒋睿嵩;郭磊【期刊名称】《西北工业大学学报》【年(卷),期】2022(40)1【摘要】为控制单晶涡轮叶片榫齿缓进磨削成形表面质量,通过实验研究缓进磨削工艺参数对DD5镍基单晶高温合金磨削表面完整性的影响规律。
实验结果表明,当砂轮线速度在15~30 m/s、工件进给速度在120~210 mm/min、磨削深度在0.1~0.7 mm参数范围内,磨削表面垂直磨削方向粗糙度在0.56~0.74μm范围内,沿磨削方向粗糙度约为垂直磨削方向粗糙度的1/5。
三维形貌和表面纹理测试结果表明磨削表面存在明显的因磨粒耕犁和划擦而产生的表面凹槽和材料隆起现象,不同工艺参数下磨削表面凹槽和隆起材料的长度和高度有较明显变化;砂轮线速度对沿磨削方向凹槽和隆起长度影响较敏感;磨削深度和工件进给速度对垂直磨削方向的凹槽和隆起轮廓起伏程度敏感。
磨削表面出现了不同程度加工硬化,最高达11.6%,最大硬化层深度达到110μm;磨削表面层出现明显塑性变形,γ相沿着磨削方向出现不同程度的滑移变形,立方化的γ′相出现了偏移、扭曲、破碎断裂现象,最大塑性变形层厚度为2.92μm;DD5缓进磨削塑性变形是加工硬化产生主要原因。
实验结果对DD5榫齿磨削提供理论指导。
【总页数】10页(P189-198)【作者】靳淇超;曹帅帅;汪文虎;蒋睿嵩;郭磊【作者单位】长安大学道路施工技术与装备教育部重点实验室;西北工业大学航空发动机高性能制造工业和信息化部重点实验室;四川大学空天科学与工程学院【正文语种】中文【中图分类】TG580【相关文献】1.表面再结晶对DD5镍基单晶高温合金组织和力学性能的影响2.镍基单晶高温合金磨削表面质量及亚表面微观组织试验3.DD5镍基单晶高温合金铣削亚表面损伤研究4.DD5镍基单晶高温合金缓进磨削力和温度实验研究5.镍基单晶高温合金磨削润滑方式对表面完整性的影响因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
镍基单晶高温合金
镍基单晶高温合金镍基单晶高温合金是一种重要的高温结构材料，具有优异的高温强度、抗氧化性和耐蠕变性，被广泛应用于航空航天、能源和化工等领域。
我们来了解一下什么是单晶材料。
与普通多晶材料不同，单晶材料是由统一的晶格结构组成，晶体中没有晶界和晶界的错位。
这种特殊的结构使得单晶材料具有更好的力学性能和高温特性。
镍基单晶高温合金是以镍为基础元素，加入适量的铬、钼、铝等合金元素，并通过精细的熔炼和铸造工艺制备而成。
这种合金具有优异的高温力学性能和抗氧化性能，能够在高温、高压和复杂的工作环境下保持稳定的性能。
镍基单晶高温合金的优点主要包括以下几个方面：1. 高温强度：镍基单晶高温合金具有出色的高温强度，能够在高温下承受较大的载荷。
这使得它成为航空发动机中关键部件的理想材料，如涡轮叶片、燃烧室等。
2. 抗氧化性能：镍基单晶高温合金具有良好的抗氧化性能，能够在高温下形成致密的氧化层，起到防止高温氧化和腐蚀的作用。
这使得它在高温气体中的应用具有显著的优势。
3. 耐蠕变性：镍基单晶高温合金具有优异的耐蠕变性能，能够在高温下长时间保持稳定的尺寸和形状。
这种特性使得它在高温结构中的应用非常广泛，如燃气轮机、石化设备等。
4. 热疲劳性能：镍基单晶高温合金具有较好的热疲劳性能，能够在高温循环加载下保持较高的强度和韧性。
这使得它在高温工况下的可靠性得到了保证，延长了材料的使用寿命。
除了以上的优点，镍基单晶高温合金还具有较好的可焊性、可加工性和可修复性，使得其在制造和维修过程中更加方便和经济。
然而，镍基单晶高温合金也存在一些挑战和问题。
首先，制备镍基单晶高温合金的工艺较为复杂，需要严格的熔炼和铸造条件，以保证单晶结构的形成。
其次，镍基单晶高温合金的成本较高，制造和加工难度较大，限制了其在一些领域的广泛应用。
为了克服这些问题，研究人员正在不断努力改进镍基单晶高温合金的制备工艺和性能。
通过优化合金配方、改进熔炼和铸造工艺，以及引入新的合金元素和复合材料技术，可以进一步提高镍基单晶高温合金的性能和降低制造成本。
高温长期时效对DD5单晶高温合金显微组织和持久性能的影响
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不同温度下镍基单晶高温合金的低周疲劳性能
技术改造—308—不同温度下镍基单晶高温合金的低周疲劳性能薛庆增（海装沈阳局驻沈阳地区某军事代表室，辽宁 沈阳 110043）镍基单晶高温合金因具有非常优异的综合性能而成为先进航空发动机涡轮工作叶片和导向叶片的关键材料。
涡轮叶片作为航空发动机中的关键热端部件，服役时不同位置的温度差别较大，存在极其复杂的温度场，承受较大的热应力，同时还承受高离心力和高温交变载荷作用，因此常发生应变控制的低周疲劳失效。
为此，对一种Ni-Cr-Co-Mo-W-Ta-Nb-Re-Al-Hf-C 系单晶高温合金在800,980℃下的低周疲劳性能进行了研究，拟为单晶高温合金的工程应用提供参考。
1试样制备与试验方法在水冷型高温梯度真空感应单晶炉中制备Ni-Cr-Co-Mo-W -Ta-Nb-Re-Al-Hf-C 系单晶高温合金棒，采用Ｘ射线极图法测得合金的晶体取向为[001]取向，取向偏离角度保持在10°以内。
采用箱式电阻热处理炉对合金进行热处理，热处理工艺为1290℃×1h＋1300℃×2h＋1315℃×2h＋1330℃×6h 空冷＋1140℃×4h 空冷＋870℃×32h 空冷。
将热处理后试样加工成低周疲劳试样，采用DST-5型低周疲劳试验机对试样进行低周疲劳试验，试验温度分别为800，980℃，采用总应变控制法，加载应变速率为5×10-3s -1，应变比为-1，应力波形为三角形。
在100℃、质量分数为25%的高锰酸钾溶液中，利用水煮法去除疲劳断口表面的氧化皮，然后进行超声清洗，采用S4800型扫描电镜观察疲劳断口形貌。
在疲劳断口附近位置截取试样，采用双喷电解法制备透射试样，在JEM-2000FX 型透射电镜下观察位错形貌。
2试验结果与讨论2.1合金的低周疲劳寿命 在800，980℃下，合金的低周疲劳寿命（失效循环次数）均随总应变幅的增加而降低；总应变幅相同时，980℃下合金的疲劳寿命低于800℃下的；总应变幅较高时，2种温度下合金的疲劳寿命相差较小，总应变幅较低时，合金的疲劳寿命相差较大。
镍基单晶高温合金的典型蠕变寿命模型
2018年第5期26镍基单晶高温合金的典型蠕变寿命模型Typical Creep Life Model of Nickel-based Single Crystal Super-alloy供稿|李逸航1，陈思远2，孟凡武3 / LI Yi-hang 1, CHEN Si-yuan 2, MENG Fan-wu 3DOI: 10.3969/j.issn.1000–6826.2018.05.007作者单位：1. 首都师范大学附属中学，北京 100037；2. 北京航空航天大学能源与动力工程学院，北京 100083；3. 北京理工大学机械与车辆学院，北京 10008120世纪80年代开始，镍基单晶高温合金在发动机上的广泛应用促进了世界各国航空发动机迅速发展，被誉为是航空发动机发展的重大技术之一[1]。
镍基单晶合金因其具备卓越的高温性能而广泛应用于发动机的热端部件。
对于发动机内部高温旋转部件而言，高温离心负荷作用下的蠕变变形和蠕变断裂是其设计限制条件[2]。
因此，国内外很多学者研究了单晶叶片的蠕变损伤。
目前单晶合金的蠕变疲劳宏观模型在工程中得到了广泛应用，但微观模型的研究不仅更加精确，而且更具物理意义。
本文主要介绍国内外关于单晶合金蠕变-疲劳寿命评估方法的研究进展，并对实验预测结果进行了比较。
稳态蠕变本构关系金属蠕变是指金属材料在静应力作用下，即使作用稳态应力足够小，只要作用时间足够长，应变依旧变大的现象。
金属疲劳通常指的是在交变载荷作用下金属发生破坏的现象，而蠕变疲劳通常指的是黏弹性材料承受交变载荷作用时的疲劳[3]。
一般金属材料在超过其本身熔点温度的40%~50%时，会呈现黏弹性特性。
黏弹性材料的应力应变关系可以用蠕变曲线来表示，如图1所示，在恒定应力作用下，蠕变可分为三个阶段。
在第一阶段中随着时间的变27高温合金科技前沿Advances in Science化，应变变化逐渐变慢即蠕变速率(Δε/Δt )随时间增加而减小，将这一阶段称为初始蠕变阶段。
镍基,铁基等高温合金的使用温度
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dd5镍基单晶高温合金使用极限
以dd5镍基单晶高温合金使用极限为题，本文将从合金的组成、性能及应用等方面进行阐述。
一、合金的组成
dd5镍基单晶高温合金是一种由镍、铬、钼、铁等元素组成的合金。
这种合金中的镍具有良好的耐高温性能，能够在高温下保持较高的强度和耐蠕变性能。
铬和钼的添加能够提高合金的抗氧化性能和耐腐蚀性能。
此外，铁的加入可以增加合金的热塑性，提高合金的加工性能。
二、合金的性能
dd5镍基单晶高温合金具有优异的高温性能，主要表现在以下几个方面：
1. 高温强度：dd5合金在高温下具有很高的强度，能够承受高温环境下的较大载荷。
2. 耐氧化性：合金中的铬元素能够形成致密的铬氧化物层，有效阻止氧气的渗透，提高合金的抗氧化性能。
3. 耐蠕变性能：dd5合金具有较好的耐蠕变性能，能够在高温和高应力条件下保持形状稳定性。
4. 抗疲劳性能：合金具有良好的抗疲劳性能，能够在循环加载下长时间保持稳定的性能。
三、合金的应用
dd5镍基单晶高温合金在航空航天领域有着广泛的应用，主要用于制造高温部件，如燃烧室、涡轮叶片、燃气轮机等。
具体应用包括以下几个方面：
1. 燃烧室：合金具有良好的耐高温性能和抗氧化性能，能够承受高温燃烧室中的高温和高压环境，保证燃烧室的稳定工作。
2. 涡轮叶片：dd5合金具有优异的高温强度和耐蠕变性能，能够承受高温和高速气流的冲击，保证涡轮叶片的稳定运转。
3. 燃气轮机：dd5合金具有良好的抗氧化性能和耐疲劳性能，能够在高温和高应力条件下长时间工作，保证燃气轮机的可靠性。
4. 其他高温部件：dd5合金还可用于制造其他高温部件，如燃气轮机的燃烧室、燃烧器和涡轮机组件等，能够满足高温工作环境下的需求。
dd5镍基单晶高温合金具有优异的高温性能，广泛应用于航空航天领域的高温部件制造。
通过合金的组成优化和性能调控，不断提高合金的高温稳定性和耐蠕变性能，将进一步推动合金在航空航天领域的应用。