单晶高温合金DD417G的高温氧化行为的研究(3)
1.2.2 单晶高温合金的特点
（1）加Re是化学成分中的主要特点
单晶合金加入Re显著提高合金的蠕变强度和持久时间。Re含量高蠕变强度高，承温能力高，与多晶铸造高温合金比较，第一代单晶合金（不含Re）可提高承温能力31~36℃，第二代（含3%Re）单晶合金可提高承温能力62~72℃，第三代单晶合金可提高承温能力92~102℃[5].
（2）难熔金属元素含量高
单晶高温合金中加入的难熔金属元素总量通常都很高，以CMSX系列单晶合金为例，第一代为14.6%，第二代为16.4%，第三代高达20.7%。
（3）加入既提高蠕变性能又能抑制TCP相析出的Ru
Ru是元素周期表中第44号元素，熔点为2250℃，原子半径为0.26856nm，密度达12.2g/cm3 。Ru是高温合金中的一个新的合金化元素。加入第四代单晶高温合金可提高蠕变断裂性能和抑制TCP相析出，从而增加合金的组织稳定性。
（4）Cr含量大幅度降低
Cr是抗环境腐蚀元素，它的含量越低，就允许加入更多的其他的合金化元素，而保持组织稳定，这无疑对合金性能的提高极为有利。
（5）境界强化元素C、B、Zr和Hf的巧妙应用
在等轴晶界高温合金中通常都加入有C、B、Zr和Hf作为晶界强化元素，提高晶界强度，改善合金性能。
（6）为改善环境性能加入微量稀土元素
多晶高温合金加入稀土元素是为了作为净化机起脱氧和脱硫作用，作为晶界强化元素强化晶界和作为活性元素改善抗氧化抗腐蚀性。单晶合金中加入稀土元素主要用于改善抗氧化和抗腐蚀性能。
1.2.3单晶合金组织特点
（1）枝晶组织
单晶合金组织的最大特点就是没有晶界，但在某些情况下可能存在少量小角度晶界。通常单晶合金在铸态具有枝晶组织。由于枝状界面凝固时，溶质元素偏析，在单晶合金组织中形成枝晶的亚结构。
（2）γ ’相
单晶高温合金铸态组织中，中存在两种γ ’相，即最后凝固的枝晶间剩余液体中偏聚的溶质元素含量达到共晶成分时，发生共晶反应而生成（γ+ γ’）共晶。还有一种是在合金凝固后由过饱和γ相中脱溶而生成的初生γ’相，也有人叫γ’相，占γ’相总量的绝大多数。
（3）TCP相
在Ni基单晶合金中，大量固溶在γ相和γ’相中的合金元素易于导致合金微观结构的不稳定性，从而对力学性能产生有害影响。
1.2.4单晶合金的性能特点
（1）蠕变断裂强度高，塑性好
由于等轴晶高温合金的高温蠕变断裂通常都是由垂直于主应力轴方向的裂纹沿横向晶界形核与扩展造成的。因此，发展了消除横向晶界只有纵向晶界的定向凝固柱晶合金，其持久断裂寿命和塑性都有大幅度提高。
（2）性能存在各向异性
单晶高温合金的力学性能受晶体取向的影响。通常单晶高温合金<100>取向抗蠕变性能最好，在某些合金或试验条件下也可能<111>取向最好。
（3）冷热疲劳性能良好
单晶高温合金定向凝固柱晶合金一样，<001>取向由于弹性模量最低，因而冷热疲劳性能最好[10]。