高溫材料與潛變

噴射引擎的渦輪葉片使用單向凝固的柱狀晶或單晶鎳基超合金,其理由何者正確?

  1. A做成單晶後完全不存在差排,因此不會發生潛變變形
  2. B做成單晶後,就能多加原本用於強化晶界的碳或硼,並以它們形成的碳化物或硼化物來強化
  3. C消除垂直於應力的晶界而去除潛變損傷的起點,且單晶可減少晶界強化元素,因此能在高溫進行固溶處理,使γ'均勻微細化
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正確答案:C. 消除垂直於應力的晶界而去除潛變損傷的起點,且單晶可減少晶界強化元素,因此能在高溫進行固溶處理,使γ'均勻微細化

渦輪葉片受離心力沿長度方向拉伸,垂直於應力的晶界會成為潛變孔洞與裂紋的起點。單向凝固使晶粒成為沿應力方向排列的柱狀晶,消除垂直的晶界。再進一步只選擇1個晶體成長的單晶葉片,則根本沒有晶界。不再需要強化晶界用的C、B、Zr等元素後,合金開始熔化的溫度上升,可在高溫進行固溶處理,先使γ'固溶,再均勻微細地析出。多加強化元素的敘述,把這個關係顛倒了。單晶中仍有差排,潛變以晶粒內差排的運動進行。

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