镍基单晶高温合金冷热循环过程中圆孔周围裂纹萌生与扩展行为

金属学报, 2015, 51(10): 1273-1278. doi: 10.11900/0412.1961.2015.00366

镍基单晶高温合金冷热循环过程中圆孔周围裂纹萌生与扩展行为

王莉 ^1, , 周忠娇 ^2, , 张少华 ^3, , 降向冬 ^4, , 楼琅洪 ^5, , 张健 ^6,

1.中国科学院金属研究所,沈阳,110016

2.中国科学院金属研究所,沈阳,110016

3.中国科学院金属研究所,沈阳,110016

4.北京北冶功能材料有限公司,北京,100192

5.中国科学院金属研究所,沈阳,110016

6.中国科学院金属研究所,沈阳,110016

基金项目: 国家自然科学基金项目51201164,国家高技术研究发展计划项目2012AA03A511和国家重大科学仪器设备开发专项项目2012YQ22023304资助 Supported by National Natural Science Foundation of China (No.51201164), National High Technology Research and Development Program of China (No.2012AA03A511) and National Key Scientific Instrument and Equipment Development Project (No.2012YQ22023304)

关键词：镍基单晶高温合金 , 晶体学取向 , 热疲劳 , 孔 , 裂纹萌生及扩展

CRACK INITIATION AND PROPAGATION AROUND HOLES OF Ni-BASED SINGLE CRYSTAL SUPERALLOY DURING THERMAL FATIGUE CYCLE

Keywords： Ni-based single crystal superalloy , crystal orientation , thermal fatigue , hole , crack initiation and propagation

选用第二代镍基单晶高温合金,制备了平行于定向凝固方向且分别沿(100)面和(110)面的2组板式试样,采用电火花方法在试样中心垂直于板面加工孔径为0.5 mm的圆孔.采用室温到1100℃的冷热疲劳实验,研究了冷热循环过程中不同晶体学平面的板式试样上圆孔周围裂纹萌生及扩展行为.结果表明,位于不同晶体学平面的板式试样中,电火花方法加工圆孔周围产生了一薄层再铸层,再铸层最厚处约15μm.板式试样所在晶体学平面对圆孔周围裂纹萌生及扩展行为影响显著.冷热循环80 cyc后,(110)面试样中,裂纹在与枝晶生长方向垂直的孔边产生,之后迅速沿与枝晶生长方向呈45°角扩展.而对于(100)面试样,即使经过200 cyc冷热循环后孔边也未观察到裂纹,造成此差异的本质原因是单晶高温合金晶体结构的各向异性导致的热应力差别与微观组织特征共同作用的结果.

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