DZ4125L(DS Rene 125) 定向凝固柱晶高溫合金

相近牌號:DS Rene 125(美) DZ125合金
概述:DZ4125L是鎳基沉淀硬化型定向凝固柱晶高溫合金,使用溫度在1050℃以下。該合金是我國目前性能水平*的合金之一,它是在美國Rene 125合金成分的基礎(chǔ)上,通過了低偏析技術(shù)降低磷等雜質(zhì)含量,以減少枝晶偏析而發(fā)展出的一種不含鉿元素的定向凝固合金。與同類的合金相比,該合金提高承溫能力20℃,并可成倍提高中溫橫向性能。適于制作1000℃以下工作的航空燃?xì)鉁u輪轉(zhuǎn)子葉片和1050℃以下工作的導(dǎo)向葉片等高溫零件。

DZ125化學(xué)成分

DZ125物理性能∶

熔點:1230°℃-1240℃

1　材料和方法

利用真空感應(yīng)熔并采用高真空工藝熔制DZ125母合金，該合金的化學(xué)成分如表1所示.利用高梯度真空定向爐拉制定向凝固高溫合金試棒，試棒直徑為16 mm、長度為200 mm.將合金試棒切割成尺寸為20 mm×10 mm×2.5 mm的片狀試樣，且片狀試樣的20 mm×10 mm面平行于[001]方向.所有的試樣均采用線切割加工方式制得，從而避免殘余應(yīng)力的產(chǎn)生.

利用噴丸實驗機對試樣的20 mm×10 mm面進行噴丸處理，且表征噴丸強度的Almen值分別為0.17 mm和0.25 mm.噴丸處理后，將試樣封裝在石英管中，避免在熱處理過程中產(chǎn)生表面氧化，且石英管的真空度為0.1 Pa.在870 ℃下，對試樣進行去應(yīng)力退火處理，退火時間分別為100、200和500 h，對不同時間去應(yīng)力退火后的試樣進行1 230 ℃/4 h的熱處理，以考察去應(yīng)力退火時間對DZ125合金再結(jié)晶的影響.此外，對經(jīng)過870 ℃/500 h去應(yīng)力退火后的試樣進行不同條件下的熱處理，以考察不同熱處理溫度(1 000、1 150和1 230 ℃)下去應(yīng)力退火對DZ125合金再結(jié)晶的影響.利用金相顯微鏡和S-3400N掃描電子顯微鏡觀察并分析不同狀態(tài)合金的顯微組織.

2　結(jié)果和分析

圖1為當(dāng)表征噴丸強度的Almen值為0.25 mm時，DZ125合金去應(yīng)力退火前后的表層組織形貌.由圖1可見，無論是否經(jīng)過去應(yīng)力退火處理，試樣大部分表層未發(fā)生再結(jié)晶現(xiàn)象，但局部表層區(qū)域均出現(xiàn)了少量的胞狀再結(jié)晶，且再結(jié)晶層厚度約為10 μm.

定向凝固高溫合金中的再結(jié)晶與一般金屬和合金中的再結(jié)晶不同.定向凝固高溫合金發(fā)生再結(jié)晶后，形成了新的晶界，且再結(jié)晶后合金的性能明顯降低.因此，不能簡單地定義再結(jié)晶完成50%的溫度為再結(jié)晶溫度.對定向凝固和單晶高溫合金而言，少量的再結(jié)晶即可引發(fā)性能的大幅度變化.目前，針對單晶高溫合金臨界再結(jié)晶體積分?jǐn)?shù)的研究，仍鮮見報道.因此，可以認(rèn)為出現(xiàn)再結(jié)晶時的溫度即為其再結(jié)晶溫度.在本實驗中，無論是否經(jīng)過去應(yīng)力退火處理，在DZ125合金的表層組織中均觀察到了少量胞狀再結(jié)晶，這與文獻[11]中提到的DZ125合金再結(jié)晶溫度介于1 000～1 050 ℃范圍內(nèi)的結(jié)論相一致.文獻[11]指出，γ′相溶解是定向凝固高溫合金再結(jié)晶的控制因素，當(dāng)溫度低于γ′相溶解溫度時，由于熱處理溫度較低，大量的γ′相粒子并未溶解，只有部分γ′相粒子在再結(jié)晶晶界處溶解，而晶界上高度過飽和的溶質(zhì)原子只能通過不連續(xù)沉淀方式析出，從而形成了胞狀再結(jié)晶形態(tài).當(dāng)溫度低于1 000 ℃時，由于溫度過低，再結(jié)晶晶核很難形成，即使有晶核形成，在過低的溫度下，再結(jié)晶晶界也無法溶解γ′相粒子，因而無法形成胞狀再結(jié)晶.因此，可以認(rèn)為去應(yīng)力退火對1 000 ℃/4 h熱處理后的再結(jié)晶影響不大，且基本沒有改變DZ125合金的再結(jié)晶溫度.

應(yīng)用概況及特性:合金是一種高性能、低成本的新一代航空渦輪葉片材料,已用于制作新型航空發(fā)動機空心無余量高壓渦輪轉(zhuǎn)子葉片。
合金在使用時表面可采用低壓氣相滲Al或氣相沉積工藝形成涂層,以提高零部件的耐腐蝕能力。
3、材料的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)
GB/T 14992 高溫合金和金屬間化合物高溫材料的分類和牌號
GJB 5512.2鑄造高溫合金和鑄造金屬間化合物高溫材料母合金規(guī)范
第2部分:定向凝固柱晶鑄件用鑄造高溫合金母合金
HB 7762 航空發(fā)動機用定向凝固柱晶和單晶高溫合金錠規(guī)范
HB/Z 140 航空用高溫合金熱處理工藝
Q/5B 4041 DZ125L合金定向凝固熔模鑄造渦輪工作葉片
4、熔煉與鑄造工藝
采用真空感應(yīng)爐爐煉母合金,真空定向凝固爐重熔澆注定向凝固試棒和零件。（文章來源于網(wǎng)絡(luò)，侵權(quán)即刪。）