论文摘要：定向凝固合金DZ125的组织修复技术研究

定向凝固高温合金由于消除了与应力轴相互垂直的有害横向晶界，故与普通多晶铸造高温合金相比，其有更高的承温能力及更好的力学性能。同时，相较于单晶高温合金，定向凝固高温合金拥有制造工艺简单、铸造成品率高、成本较低等优点，因而定向凝固高温合金已被广泛地应用于制备航空发动机热端转子叶片。转子叶片在高温、高转速、复杂应力及燃气腐蚀等苛刻的服役条件下工作，不可避免地会出现不同程度的服役组织损伤，引起材料力学性能下降，最终导致失效破坏，其中损伤主要表现在显微组织退化和蠕变孔洞的形核及长大。

本文针对DZ125合金，研究了其组织损伤行为，并采用多种热等静压复合恢复热处理工艺，分析了不同修复工艺参数对组织损伤行为的影响，为修复定向凝固高温合金做出初步探索。首先研究了服役态高压I级涡轮叶片和预持久试样的组织损伤行为，分析了组织演变规律。结果表明，涡轮叶片在服役前没有经过热等静压处理，合金中发现了铸造疏松。γ′相在服役过程中出现了严重的退化，并且萌生了许多的蠕变孔洞。损伤合金中没有发现TCP相的析出。

研究了短时固溶热处理和长时固溶热处理对γ′相固溶行为的影响。固溶温度对γ′相的完全固溶影响最大，固溶处理选在1225°C附近较为合适。温度越高，保温时间对γ′相固溶行为的影响越小。同时，冷速越小，二次γ′相越能得到充分形核和长大。

系统研究了铸造疏松和蠕变孔洞在热等静压过程中的愈合行为，选取了最佳的HIP工艺（1225°C/100MPa(之前在34MPa保持60min)/120min）修复了孔洞并避免了内部再结晶的产生。同时，探索了恢复热处理工艺对退化组织的修复效果并选出最佳的修复工艺（HIP: 1225°C/100MPa(之前在34MPa保持60min)/120min;RHT: 1225 °C /3 h/AC + 1100°C/4 h/AC + 870°C /20 h/AC)修复了DZ125合金的组织损伤。经过修复处理后合金的显微硬度基本恢复到原始水平，并且持久寿命相对于未经修复处理的合金提高了22.4h，延寿比达到131%。

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