【摘要】：目前,鈷基高溫合金雖然擁有卓越的耐熱腐蝕性,但因其高溫強(qiáng)度比鎳基高溫合金低,因而使用受到限制。然而最近研究確定了由γ′Co3(Al,W)相強(qiáng)化的鈷基超合金比傳統(tǒng)的鎳基超合金具有更高的強(qiáng)度。因此,新型鈷基合金有望在未來(lái)得到更為廣泛地應(yīng)用。在眾多合金化元素中,V和Al在鈷基合金中起到重要作用。本工作的主要內(nèi)容是對(duì)Co-Al-V三元系的相關(guān)系進(jìn)行研究,為研發(fā)新型鈷基高溫合金提供理論依據(jù)。在本研究工作中,主要采用平衡合金實(shí)驗(yàn)法,使用X射線衍射儀(XRD),掃描電子顯微鏡結(jié)合能譜儀(SEM-EDS)等實(shí)驗(yàn)設(shè)備對(duì)樣品進(jìn)行檢測(cè)分析,測(cè)定了Co-Al-V三元系800℃等溫截面和1100℃等溫截面的部分相關(guān)系。在該體系中,發(fā)現(xiàn)了一個(gè)新的三元化合物,將其命名為T相(Al2CoV)。確認(rèn)了T相為面心立方結(jié)構(gòu)。在800℃等溫截面中發(fā)現(xiàn)共存在13個(gè)三相平衡區(qū),分別是Al9Co2+Al3V+L-Al,Al9Co2+Al3V+Al13Co4,Al13Co4+Al3V+Al3Co,Al3Co+Al3V+Al5Co2,T+Al3V+Al8V5,T+Al3V+Al5Co2,T+AlCo+Al5Co2,T+α-V+Al8V5,T+AlCo+α-V,CoV3+α-V+σ-CoV,AlCo+α-V+σ-CoV,Co3V+AlCo+σ-CoV和Co3V+α-Co+AlCo。在該溫度截面中,T相能與Al3V,Al8V5,α-V,Al5Co2和AlCo處于平衡狀態(tài),它的成分范圍是47.9-53.7 at.%Al和21.2-27.6 at.%V。在1100℃等溫截面中,實(shí)驗(yàn)測(cè)定了7個(gè)三相平衡區(qū),分別是L-Al+Al3V+Al3Co,Al3Co+Al3V+Al5Co2,Al3V+Al8V5+Al5Co2,T+Al8V5+Al5Co2,T+AlCo+Al5Co2,T+α-V+Al8V5和T+AlCo+α-V。該溫度截面和800℃的相比,T相的相區(qū)有所變小,它的成分范圍是50.5-54.3at.%Al和20.9-25.2 at.%V。能和T相處于平衡狀態(tài)的相為Al8V5,α-V,Al5Co2和AlCo。在800℃和1100℃等溫截面中,實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)V在AlCo化合物中的最大溶解度分別達(dá)到35.0 at.%和54.0 at.%。
【圖文】：

溫合金是應(yīng)用最廣泛的一類高溫合金[12,13]，首先是因?yàn)棣谩湎喾植�，從而獲得良好的高溫強(qiáng)度。其次，在鎳基合金中可以固、鈷、鋁、鈦、鎢、鉬等等。因此，鎳基合金能在 100。合金主要分為固溶強(qiáng)化型和沉淀強(qiáng)化型。固溶強(qiáng)化型鎳基度較高、承受應(yīng)力不大的部件，如燃?xì)廨啓C(jī)的燃燒室，火淀強(qiáng)化型鎳基高溫合金主要用作環(huán)形件、渦輪盤、空心輪葉片等高溫零部件。素在高溫合金中的作用鈷基和鎳基高溫合金中，常用的添加元素有近 20 種，Co、Fe、Ti、Zr、V、W、B、Cr、Ni、Hf、Ta、Bb、C要有 6 個(gè)方面，如圖 1-1 所示：

Mo、W、Zr、V、Cr 等元素形成高熔點(diǎn)的碳化物和氮化物來(lái)增加基體強(qiáng)度。鈷基合金的優(yōu)勢(shì)在于其超強(qiáng)的耐熱腐蝕性，這是鎳基、鐵基合金所不具備的。由于某些工件不僅需要良好的強(qiáng)度、硬度、塑性、韌性等力學(xué)性能，，還需要在具有腐蝕性介質(zhì)的環(huán)境下服役，所以該優(yōu)勢(shì)使鈷基合金成為眾多學(xué)者關(guān)注的焦點(diǎn)。其次，鈷基合金擁有高熱導(dǎo)率、低熱膨脹性以及平坦的持久時(shí)間-溫度參數(shù)性能，很適合用于制造對(duì)抗熱疲勞性能要求較高的大部件[29]。1.2.1 Co-Al-W 系合金2006 年，Science 上刊登了 Sato[30]等人對(duì)鈷基高溫合金進(jìn)行研究的文章。他們?cè)阝捇辖鹬邪l(fā)現(xiàn)γ′ Co3(Al,W)相，它在基體中的強(qiáng)化機(jī)理與鎳基合金中的γ′-Ni3Al 相的類似。即γ′ Co3(Al,W)相均勻分布于γ-Co 基體起到強(qiáng)化作用。這個(gè)三元化合物是在測(cè)定 Co-Al-W 三元系等溫截面時(shí)被發(fā)現(xiàn)的，圖 1-2 展示的就是該等溫截面 900℃和 1000℃的富鈷端部分，從圖中可以看到γ′(L12)+γ(A1)的兩相平衡區(qū)。
【學(xué)位授予單位】：湘潭大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TG132.3;TG113

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前5條

1 師昌緒;仲增墉;;我國(guó)高溫合金的發(fā)展與創(chuàng)新[J];金屬學(xué)報(bào);2010年11期

2 江輝;國(guó)外航天結(jié)構(gòu)新材料發(fā)展簡(jiǎn)述[J];宇航材料工藝;1998年04期

3 張和善;國(guó)外航空結(jié)構(gòu)材料發(fā)展概況——高性能金屬材料[J];航空制造工程;1997年11期

4 師昌緒,仲增墉;中國(guó)高溫合金40年[J];金屬學(xué)報(bào);1997年01期

5 郭建亭;;鋁和鈦對(duì)一種35鎳15鉻型鐵基高溫合金組織結(jié)構(gòu)和力學(xué)性能的影響[J];金屬學(xué)報(bào);1978年03期

本文編號(hào)：2556331