题目：Ni3Al基单晶高温合金IC31、IC32中温持久性能的研究

Ni3Al基单晶高温合金是目前制造先进航空发动机涡轮叶片和导向叶片的关键材料。为了进一步提高合金的中高温性能及组织稳定性，本课题组在之前设计的二代Ni3Al基单晶高温合金IC21的基础上添加Re和Ta元素，并调整Mo元素的含量，研发了两种三代Ni3Al基单晶合金IC31和IC32。探索两种合金的中高温持久性能，并分析以Ta元素代替Mo元素对合金中高温持久性能的影响，为合金的成分设计提供理论依据。 研究了IC31，IC32合金在760℃，850℃下的中温持久性能，结果表明，在760℃/760MPa下两种合金的持久寿命相差不大，在850℃/500MPa及850℃/660MPa下，IC31合金比IC32合金的持久寿命高。Ta元素代替Mo元素后，IC32合金层错能升高，容易产生交滑移，应变强化减弱。IC32合金γ′相形成元素Ta含量较多，使IC32中γ′相体积分数较大。显微组织观察发现IC32合金γ通道中扩展的位错数量较少，位错对γ′相的剪切更加严重。与IC32合金相比，IC31合金的错配度（绝对值）较大，在γ/γ′界面形成较为致密的位错网，致密的界面位错网可以释放错配应力，阻碍γ基体中的位错进行攀移及对γ′ 相的剪切。IC32合金中γ基体的强化元素含量降低，使γ相强度下降，可能引起合金中温持久性能的下降。研究了980℃/250MPa及980℃/300MPa下Ni3Al基单晶合金IC31和IC32持久性能及失效机制。在980℃/250MPa 下，IC32合金比IC31合金持久寿命长。显微组织观察表明：IC31合金在980℃热暴露时析出大量的棒状Y-(Ni,Re)Mo相，Y-(Ni,Re)Mo相是裂纹主要的萌生区，对合金的持久性能不利，导致合金持久寿命下降，而IC32合金在980℃热暴露更长的时间下也没有TCP相析出，组织稳定性较好，以Ta元素代替Mo元素后合金的组织稳定性显著提高，使得合金在980℃的持久寿命提高。IC31，IC32持久断裂后纵剖面及横截面组织观察中均发现显微孔洞，未受力部分横截面组织中则不存在孔洞，单位面积内IC31比IC32合金的显微孔洞增加，并且随着外加应力的增大，显微孔洞沿应力方向被拉长，说明显微孔洞的形成与外加应力有关。IC31，IC32单晶高温合金的晶格错配度较高，在γ′/γ相界面处存在着较高密度的错配位错，由于γ′相和γ相不能协调变形，在γ′/γ相界面就沿着滑移面分离而形成微孔。由于微孔的形成，使得γ′相对后续位错的阻力大大减小，从而这些塞积在γ′/γ相界面的位错被推进微孔，微孔得以长大并形成蠕变空穴。