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DD417G合金是在DZ417G定向柱晶合金基础上采用螺旋选晶技术发展的一种新型镍基单晶高温合金。该合金成分简单,不含W、Ta、Re等难熔贵重金属元素,具有低密度、高比强度和低成本的特点,是航空发动机涡轮工作叶片的候选材料。本文研究了DD417G单晶合金在900~1000℃蠕变行为、850℃低周疲劳行为以及800~900℃长达一万小时的热稳定性,以掌握该合金的高温力学性能及微观组织的变化规律,并为推动其实际应用提供重要数据。主要研究结果如下: DD417G合金的蠕变性能达到一代单晶合金水平。在900~1000℃温度区间和90~300MPa应力条件下,合金的初始蠕变阶段的应变量随载荷的增加而增大,并随温度的升高而降低。加速蠕变阶段的应变量和应变速率之间近似满足线性关系,蠕变曲线可以用一种指数关系的方程来近似描述。DD417G合金的错配度为-0.112%,在高温蠕变过程中形成与应力轴相垂直的γ筏形组织。γ筏的粗化受台阶机制控制,并且其厚度与离开断口的距离近似满足一种线性关系。在经900℃长达5756.4h蠕变试验后,在γ/γ界面上有位错网络,位错通过γ/γ界面的位错网络切入γ筏,并在γ筏中产生APB,变形机制受位错切割机制控制;裂纹起源于γ界面、γ/γ共晶及铸造缺陷等处,断裂方式为微孔聚集型断裂。 DD417G合金的850℃低周疲劳寿命可以用Basquin关系和Conffin-Manson方程来评估。在应变幅范围内(0.5%~1.0%),弹性应变对疲劳寿命的贡献远大于塑性应变,合金的强度是决定合金疲劳寿命的主要因素,过渡疲劳寿命约为85周次。当总应变幅Δεt/2≥0.8%时,合金表现出轻微的循环硬化现象;当总应变幅Δεt/2≤0.6%时,合金则表现出稳定的循环应力响应行为。疲劳裂纹多起源于样品表面,按第Ⅱ阶段扩展方式进行扩展,在裂纹扩展区存在疲劳条带与二次裂纹,瞬断区以小平面断裂方式为主,并具有撕裂棱特征。 DD417G合金在800~900℃长达一万小时的长期时效过程中没有出现有害的TCP相,表现出良好的热稳定性。在长期时效过程中,γ强化相发生粗化,导致合金的拉伸强度出现轻微的降低,这可以用强相互作用位错对切割机制来解释。理论计算结果表明,弱—强相互作用位错对切割机制发生转换的γ强化相的临界平均尺寸为0.13μm。与标准热处理态样品的断裂方式相似,长期时效样品在900℃的拉伸过程中,裂纹起源于碳化物、亚晶界以及碳化物的分解区域等处,断口观察表明,合金的断裂方式属于典型的韧性断裂。