Ni3Al 基单晶合金IC21 的微观组织及力学性能

摘要: 针对高压涡轮导向叶片服役性能需求特点研发了一种低密度、低成本、高强度Ni3Al 基单晶合金IC21. 该合金的Re含量不大于1.5%, 密度小于8.0 g/cm3. 金相法测得合金的初熔温度约为1345 ℃. 经过标准热处理后, IC21 合金中g'相分布均匀, 体积分数为80%左右, 尺寸约为420 nm, 具有较高的g'相立方化程度和排列有序度. IC21 单晶合金在1100 ℃下抗拉强度为490 MPa, 屈服强度为470 MPa, 在1100 ℃, 140 MPa条件下的持久寿命可达170.5 h, 1150 ℃, 100 MPa条件下的持久寿命可达110.0 h. IC21 单晶合金具有良好的高温组织稳定性和较好的抗高温氧化性, 1080 ℃长期热暴露后, 没有拓扑密堆相析出, 在1100 和1150 ℃大气中100 h 的氧化动力学曲线遵循抛物线规律, 氧化增重速率分别为0.015 和0.045 mg/(cm2·h). 组织结构分析表明, 该单晶合金的高温强度主要来源于高的g'相含量、高的合金错配度和致密的界面位错网结构.