一种确定镍基单晶高温合金残余偏析的方法_2

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为计算W元素的 残余偏析比提供数据;曲线4为Re元素的质量分数在枝晶组织上的分布结果,所述曲线4说 明固溶处理后Re元素的残余偏析情况,为计算Re元素的残余偏析比提供数据。
[0037] 图2是实施例2中Dictra软件模拟计算高溫合金固溶处理后Al、Ta、W和Re四种元素 质量分数在枝晶组织上的分布结果。图中:曲线5为Al元素的质量分数在枝晶组织上的分布 结果,所述曲线5说明固溶处理后Al元素的残余偏析情况,为计算Al元素的残余偏析比提供 数据;曲线6为化元素的质量分数在枝晶组织上的分布结果,所述曲线6说明固溶处理后化 元素的残余偏析情况,为计算化元素的残余偏析比提供数据;曲线7为W元素的质量分数在 枝晶组织上的分布结果,所述曲线7说明固溶处理后W元素的残余偏析情况,为计算W元素的 残余偏析比提供数据;曲线8为Re元素的质量分数在枝晶组织上的分布结果,所述曲线8说 明固溶处理后Re元素的残余偏析情况,为计算Re元素的残余偏析比提供数据。
[0038] 图3是实施例3中Dictra软件模拟计算高溫合金固溶处理后Al、Ta、W和Re四种元素 质量分数在枝晶组织上的分布结果。图中:曲线9为Al元素的质量分数在枝晶组织上的分布 结果,所述曲线9说明固溶处理后Al元素的残余偏析情况,为计算Al元素的残余偏析比提供 数据;曲线10为化元素的质量分数在枝晶组织上的分布结果,所述曲线10说明固溶处理后 化元素的残余偏析情况,为计算化元素的残余偏析比提供数据;曲线11为W元素的质量分数 在枝晶组织上的分布结果,所述曲线11说明固溶处理后W元素的残余偏析情况,为计算W元 素的残余偏析比提供数据;曲线12为Re元素的质量分数在枝晶组织上的分布结果,所述曲 线12说明固溶处理后Re元素的残余偏析情况,为计算Re元素的残余偏析比提供数据。
【附图说明】
[0039] 图1是实施例1中Dictra软件模拟计算高溫合金固溶处理后Al、Ta、W和Re四种元素 质量分数在枝晶组织上的分布结果。图中:曲线1为Al元素的质量分数在枝晶组织上的分布 结果;曲线2为化元素的质量分数在枝晶组织上的分布结果;曲线3为W元素的质量分数在枝 晶组织上的分布结果;曲线4为Re元素的质量分数在枝晶组织上的分布结果。
[0040] 图2是实施例2中Dictra软件模拟计算高溫合金固溶处理后Al、Ta、W和Re四种元素 质量分数在枝晶组织上的分布结果。图中:曲线5为Al元素的质量分数在枝晶组织上的分布 结果;曲线6为化元素的质量分数在枝晶组织上的分布结果;曲线7为W元素的质量分数在枝 晶组织上的分布结果;曲线8为Re元素的质量分数在枝晶组织上的分布结果。
[0041] 图3是实施例3中Dictra软件模拟计算高溫合金固溶处理后Al、Ta、W和Re四种元素 质量分数在枝晶组织上的分布结果。图中:曲线9为Al元素的质量分数在枝晶组织上的分布 结果;曲线10为化元素的质量分数在枝晶组织上的分布结果;曲线11为W元素的质量分数在 枝晶组织上的分布结果;曲线12为Re元素的质量分数在枝晶组织上的分布结果。
[0042] 图4是本发明的流程图。
【具体实施方式】
[0043] 实施例1
[0044] 本实施例是一种确定儀基单晶高溫合金元素残余偏析的方法。所述的确定儀基单 晶高溫合金元素残余偏析是指儀基单晶高溫合金中最重要的4种偏析元素 Al、Ta、W和Re。
[0045] 本实施例即计算Al、Ta、W和Re四种元素的残余偏析比。
[0046] 所述儀基单晶高溫合金为铸态,由化、]\1〇、41、(:〇、胖、1?6^曰、册、(:、8和化组成,其名 义成分为:Cr的含量为3.6% ,Mo的含量为1.8% ,Al的含量为5.7% ,Co的含量为9%,W的含 量为6% ,Re的含量为4%,化的含量为8%,余量为Ni。所述的百分比均为质量百分比。
[0047] 本实施例的具体实施步骤是:
[0048] 步骤1,制备金相试样:对待测的儀基单晶高溫合金进行取样。用砂纸打磨样品表 面,用抛光布对试样表面抛光。
[0049] 步骤2,测量儀基单晶高溫合金的一次枝晶间距:通过制作的金相试样测量儀基单 晶高溫合金的一次枝晶间距。
[0050] 用硝酸、氨氣酸和甘油按1:2:3的比例配制腐蚀剂。用棉花薩取配制的腐蚀剂,均 匀刷在样品表面上进行腐蚀。腐蚀时间为10s。腐蚀完成后用光学显微镜测量儀基单晶高溫 合金的一次枝晶间距。本实施例中一次枝晶间距为130微米。
[0051] 步骤3,测量儀基单晶高溫合金的所有元素的质量分数分布:通过制作的金相试样 测量儀基单晶高溫合金的各元素质量分数分布。
[0052] 用点阵法测量儀基单晶高溫合金的各元素质量分数分布,具体是:用扫描电镜在 金相试样表面选取一个正方形的区域,并且该区域内包括一个完整的枝晶组织。用扫描电 镜配套能谱仪在所选取的区域内确定100的测量点,并使所述100个测量点均布在该区域 内。用能谱仪测量该100个测量点上所有元素的质量分数,分别得到各测量点上所有元素的 质量分数。根据每个测量点的位置分布获得儀基单晶高溫合金的质量分数分布。
[0053] 步骤4,归类儀基单晶高溫合金中Al、Ta、W和Re元素的偏析方向:根据步骤3中每个 测量点的元素质量分数确定元素的偏析方向。若位于枝晶干上测量点的各元素中某元素的 含量大于位于枝晶间上测量点的该元素含量,则所述位于枝晶干上测量点的该元素为负偏 析元素,如本实施例中,W元素在枝晶干某测量点的含量为8.2,在枝晶间某测量点的含量为 4.8,故儀基单晶高溫合金中W元素为负偏析元素。反之,若位于枝晶干上测量点的各元素中 某元素的含量小于位于枝晶间上测量点的该元素含量,则所述位于枝晶干上测量点的该元 素为正偏析元素,如本实施例中,I'a元素在枝晶干某测量点的含量为6.2,在枝晶间某测量 点的含量为10.5,故在儀基单晶高溫合金中化元素为正偏析元素。
[0054] 经归类元素偏析方向,本实施例的儀基单晶高溫合金中,Al和化元素为正偏析元 素,W和Re元素为负偏析元素。
[0055] 步骤5,模拟固溶处理,W得到固溶处理后的各元素的分布:
[0056] 首先,将步骤3得到的儀基单晶高溫合金各元素质量分数分布及固溶处理制度作 为初始条件输入到Dictra软件中。本实施例中模拟的固溶处理制度为:儀基单晶高溫合金 从室溫^10°(:/111111的速率升溫到1250°(:,保溫化。保溫结束后,^1°(:/111111的速率升溫至 1290°C保溫化。保溫结束后,继续W rC /min的速率升溫到1300°C保溫化。保溫结束后,继续 W rC /min的速率升溫到131 (TC保溫化,再W rC /min的速率升溫到1320°C保溫化,最后W1 TVmin的速率升溫到1330摄氏度保溫lOh。保溫结束后空冷至室溫。
[0057] 其次,将步骤2得到的儀基单晶高溫合金的一次枝晶间距作为扩散距离输入到 Di Ctra软件中,即可模拟各元素在固溶处理中的扩散过程。
[0058] 最后,在Dictra软件模拟结果中读取儀基单晶高溫合金经过固溶处理后各元素质 量分数的分布,如图I所示。图I中,纵坐标是儀基单晶高溫合金元素的质量分数。
[0化9] 步骤6,确定Al、Ta、W和Re元素的残余偏析比:
[0060] 所述确定Al、Ta、W和Re四种元素的残余偏析比时:
[0061] 第一步,根据步骤5得到的固溶处理后四种元素质量分数的分布,分别取四种元素 所有质量分数的平均值,分别得到四种元素的质量分数平均值;
[0062] 第二步,若归类为正偏析元素的Al元素的质量分数大于该Al元素的质量分数平均 值,则该Al元素的质量分数为枝晶间成分;同样,若归类为正偏析元素的化元素的质量分数 大于该化元素的质量分数平均值,则该化元素的质量分数为枝晶间成分。
[0063] 若归类为正偏析元素的Al元素的质量分数小于该Al元素的质量分数平均值,则该 Al元素的质量分数为枝晶干成分;同样,若归类为正偏析元素的化元素的质量分数小于该 化元素的质量分数平均值,则该化元素的质量分数亦为枝晶干成分。
[0064] 第=步,若归类为负偏析元素的W元素的质量分数大于该W元素的质量分数平均 值,则该W元素的质量分数为枝晶干成分;同样,若归类为正偏析元素的Re元素的质量分数 大于该Re元素的质量分数平均值,则该Re元素的质量分数为枝晶干成分。
[0065] 若归类为正偏析元素的W元素的质量分数小于该W元素的质量分数平均值,则该W 元素的质量分数为枝晶间成分;同样,若归类为正偏析元素的Re元素的质量分数小于该Re 元素的质量分数平均值,则该Re元素的质量分数亦为枝晶间成分。
[0066] 第四步,取Al元素的所有枝晶干成分的平均值,得到该Al元素枝晶干的平均成分。 按所述确定Al元素枝晶干平均成分的方法依次确定化元素、W元素和Re元素的枝晶干的平 均成分。
[0067] 取Al元素的所有枝晶间成分的平均值,得到该Al元素枝晶间的平均成分。按所述 确定Al元素枝晶间平均成分的方法依次确定化元素、W元素和Re元素的枝晶间的平均成分。
[0068] 第五步,用确定的Al元素的枝晶干的平均成分除W该Al元素的枝晶间的的平均成 分,即得到该Al元素的残余偏析比kAl。
[0069] 用确定的化元素的枝晶干的平均成分除W该化元素的枝晶间的的平均成分,即得 到该化元素的残余偏析比kTa。
[0070] 用确定的W元素的枝晶干的平均成分除W该W元素的枝晶间的的平均成分,即得到 该W元素的残余偏析比kw。
[0071] 用确定的Re元素的枝晶干的平均成分除W该Re元素的枝晶间的的平均成分,即得 到该Re元素的残余偏析比kRe。
[0072] 本实施例中,Al元素的残余偏析比kAl = 0.93 ,Ta元素的残余偏析比kTa = 0.90,W元 素的残余偏析比kw=l. 16,Re元素的残余偏析比kRe = l .50。
[0073] 为了评估模拟的结果,用点阵法实测了儀基单晶高溫合金经过固溶处理后待测元 素的残余偏析比,并将与模拟得到的残余偏析比对比结果列于表1,经过表1
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