1、DD3鎳基單晶高溫合金因具有比傳統(tǒng)高溫合金更優(yōu)異的抗高溫氧化和良好的蠕變抗力，近年來已成為國內(nèi)外制備航空航天發(fā)動機(jī)渦輪葉片的關(guān)鍵材料。噴丸處理可以優(yōu)化合金材料表層的組織結(jié)構(gòu)并引入殘余壓應(yīng)力，是目前提高合金材料表面性能的重要手段之一。在實(shí)際應(yīng)用中，為了保證航天發(fā)動機(jī)在服役期間穩(wěn)定運(yùn)行，渦輪葉片，尤其是葉根部需要進(jìn)行一定的噴丸處理。因而，研究噴丸對鎳基單晶高溫合金性能的影響具有科學(xué)研究與實(shí)際意義。本文首先通過非對稱X射線衍射搖擺曲線法，測定

2、了 DD3鎳基單晶高溫合金的晶體取向。一方面，對 DD3表面進(jìn)行磨削加工處理，采用改進(jìn)了的X射線單晶殘余應(yīng)力測定技術(shù)測量其應(yīng)力值，以研究磨削加工表面的應(yīng)力分布和該測量方法的可靠性。另一方面，采用不同的噴丸工藝對DD3表面進(jìn)行噴丸處理，研究了噴丸工藝參數(shù)對DD3表層微觀組織、殘余應(yīng)力分布，以及鑲嵌塊原始取向的影響，考察了高溫下噴丸組織結(jié)構(gòu)的回復(fù)與再結(jié)晶以及殘余應(yīng)力的熱松弛行為，表征了噴丸層的力學(xué)性能，并探討了噴丸引起的塑性變形行為。

3、>　　通過非對稱X射線衍射搖擺曲線法，對DD3晶體取向進(jìn)行了測定，結(jié)果表明其晶體學(xué)取向?yàn)閇001]，取向的偏離度約為6.1°。對傳統(tǒng)的X射線單晶殘余應(yīng)力測量技術(shù)進(jìn)行改進(jìn)，并對DD3磨削加工表面的應(yīng)力狀態(tài)進(jìn)行測量，結(jié)果表明，5次測量的誤差不超過±20MPa，說明該方法具有比較高的測量精度及可靠性。
　　采用不同噴丸工藝對 DD3進(jìn)行噴丸處理。結(jié)果表明，噴丸后 DD3殘余應(yīng)力分布依賴于其晶體學(xué)取向。0.15mmA噴丸強(qiáng)度下，[111]

4、與[001]取向殘余應(yīng)力分布相對均勻，且具有較高的殘余壓應(yīng)力值。當(dāng)取向一定時，噴丸殘余應(yīng)力值與測量方向密切相關(guān)，延長噴丸時間、增加噴丸強(qiáng)度以及復(fù)合噴丸，均能提高殘余應(yīng)力值及其均勻性。0.25+0.1mmA噴丸強(qiáng)度下，DD3噴丸表面殘余應(yīng)力分布各向同性，但到一定層深，應(yīng)力分布呈現(xiàn)各向異性，<110>方向具有較大殘余壓應(yīng)力值和影響層深。考察了DD3噴丸殘余應(yīng)力的熱松弛行為，證實(shí)高溫環(huán)境中，噴丸殘余應(yīng)力隨溫度和時間的變化符合Zener-Wer

5、t-Avrami規(guī)律，其松弛激活能為126.5 kJ/mol。殘余應(yīng)力熱松弛行為亦呈現(xiàn)各向異性，沿<110>方向應(yīng)力松弛最為迅速。采用Barlat三參數(shù)模型對噴丸過程進(jìn)行數(shù)值模擬發(fā)現(xiàn)，各向異性材料DD3噴丸表面殘余應(yīng)力分布以及沿層深分布的理論計算均與實(shí)測結(jié)果具有相似的變化規(guī)律。
　　利用XRD線形分析方法研究了DD3噴丸層組織結(jié)構(gòu)的變化，并對幾種常用的線形分析方法的計算結(jié)果進(jìn)行了對比。將Rietveld全譜擬合分析方法，并結(jié)合Po

6、Pa各向異性模型，表征了DD3噴丸層沿不同衍射方向微結(jié)構(gòu)的變化，并獲得層錯幾率、晶塊尺寸的對數(shù)正態(tài)分布。結(jié)果表明，噴丸后DD3表層材料呈現(xiàn)多晶體的衍射信息，且線形明顯寬化。提高噴丸強(qiáng)度和覆蓋率，均可以促使形變層晶塊細(xì)化、位錯增殖。但沿不同衍射方向，其微結(jié)構(gòu)及其演變存在明顯差異，(200)衍射方向微結(jié)構(gòu)的變化最為顯著。晶體取向不同，其塑性變形能力亦不相同。0.15mmA噴丸強(qiáng)度下，[111]與[001]取向形變層晶塊明顯細(xì)化，位錯密度顯著

7、增高，而且擇優(yōu)取向程度較低。
　　噴丸能使DD3的初始取向顯著弱化，噴丸過程中變形方向的隨機(jī)性以及晶塊取向趨于無序化是引起DD3初始取向弱化的主要原因。當(dāng)噴丸強(qiáng)度為0.5+0.1mmA時，表面織構(gòu)基本被消除，次表層織構(gòu)呈現(xiàn)多樣化，在層深100μm處出現(xiàn)強(qiáng){011}<011>織構(gòu)，而200μm處只呈現(xiàn)原始取向，表明變形層的深度約200μm。隨著變形層深度的增加，晶塊尺寸逐漸增大，而顯微畸變和位錯密度值逐漸降低。高溫下，DD3噴丸組織

8、發(fā)生了回復(fù)與再結(jié)晶，晶塊長大，而顯微畸變逐漸降低。等溫退火條件下， DD3晶塊長大激活能和顯微畸變松弛激活能分別為236 kJ/mol、215 kJ/mol。
　　表征了 DD3噴丸層的力學(xué)性能，0.15mmA噴丸強(qiáng)度下，[001]、[011]及[111]取向樣品表面的硬度值分別提高了70％、59%及24%。其性能的改善主要取決于兩個因素：1)噴丸在形變層內(nèi)產(chǎn)生了高水平殘余壓應(yīng)力，2)噴丸使形變層內(nèi)位錯增殖、晶塊細(xì)化，從而提高了其