發(fā)布時間：2020-03-21 03:56

【摘要】：本文結合熱力學平衡相計算,采用OM、SEM、FE-SEM、EDS、EPMA、TEM、XRD等方法,研究了Ta含量分別為0、1.2%、2.4%、3.5%和4.7%(質量分數(shù))的FGH4098合金的顯微組織差異,并測試了不同Ta含量熱處理態(tài)合金的力學性能。主要研究了Ta含量對FGH4098合金γ′相、MC型碳化物和長期時效過程中TCP相析出行為的影響,分析了合金室溫和高溫力學性能與組織的關系,力求得到Ta的最佳含量。本文對了解Ta在第三代粉末高溫合金中的作用具有重要的意義。研究表明:不同Ta含量熱處理態(tài)合金中的析出相種類相同,含量有所差異。Ta主要分布在γ′相中,增加γ′相的含量,增大二次γ′相尺寸,使γ′相組成主要由Ni_3(Al,Ti,Nb)轉變?yōu)镹i_3(Al,Ti,Ta,Nb),加劇了二次γ′相由橢球狀向方形轉化的傾向,加快長期時效過程中二次γ′相的長大和分裂;Ta進入MC型碳化物,使MC型碳化物均勻分布在晶內和晶界處,不再沿原始粉末顆粒邊界(PPB)分布,Ta能夠替代MC型碳化物中的Ti元素,使其組成主要由(Ti,Nb)C變?yōu)?Ta,Ti,Nb)C,且添加Ta元素能夠保持MC型碳化物在高溫下的組織穩(wěn)定性;在650℃~800℃長期時效過程中,Ta含量較高的合金中會析出σ相,合金中加Ta會增大高溫下σ相的析出傾向。隨著合金Ta含量的增加,基于γ′相和MC型碳化物的強化作用,合金的抗拉強度和屈服強度略有升高,但變化不大。添加適量的Ta能夠明顯提高合金的高溫塑性和持久性能,降低650℃疲勞裂紋擴展速率。添加過量Ta會嚴重降低合金的持久性能,這與高Ta含量合金在高溫下析出大量σ相有關。結合不同Ta含量合金的組織和性能分析,FGH4098合金中Ta的含量在1.2%~2.4%范圍內具有較優(yōu)的綜合力學性能。
【圖文】：

圖 4-1 熱處理態(tài)不同 Ta 含量 FGH4098 合金的晶粒組織(a), (b) 0%Ta 合金；(c), (d) 1.2%Ta 合金；(e), (f) 2.4%Ta 合金；(g), (h) 3.5%Ta 合金；(i), (j) 4.7%Ta 合金4.2 熱處理態(tài)合金析出相及含量表 4-1 給出了 Ta 含量為 2.4%的熱處理態(tài) FGH4098 合金物理化學相分析結果(內部實驗報告，詳見附錄 C)。可以發(fā)現(xiàn)，熱處理態(tài) FGH4098 合金中的主要析出相為 γ′相，，含量為 50%(質量分數(shù))左右。除此以外，合金中還含有微量 MC 型碳化物和極少 M3B2型硼化物。與熱力學平衡相計算結果(見圖 3-4(a)和圖 3-5(a))不同，熱處理態(tài) 2.4%Ta 合金幾乎不含 M23C6型碳化物和 μ 相。表 4-1 熱處理態(tài) 2.4%Ta 合金物理化學相分析結果析出相 γ′ MC M3B2含量(質量分數(shù), %) 48.87 0.44 -

21圖 4-2 不同 Ta 含量合金熱處理態(tài) γ′相形貌(a), (b) 0%Ta 合金；(c), (d) 1.2%Ta 合金；(e), (f) 2.4%Ta 合金；(g), (h) 3.5%Ta 合金；(i), (j) 4.7%Ta 合金
【學位授予單位】：鋼鐵研究總院
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TG132.3

【參考文獻】

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3 夏天;張義文;遲悅;劉建濤;賈建;韓壽波;;Hf和Zr含量對FGH96合金平衡相及PPB的影響[J];材料熱處理學報;2013年08期

4 孫躍軍;尚勇;姜曉琳;;鉭對一種鎳基單晶高溫合金蠕變行為的影響[J];機械工程材料;2013年04期

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6 孫躍軍;葛艷輝;張軍;;鎳基單晶合金熱處理過程中的組織演變[J];熱加工工藝;2012年02期

7 賈建;陶宇;張義文;;第三代粉末冶金高溫合金FGH4098的熱力學行為研究[J];鋼鐵研究學報;2011年S2期

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本文編號：2592710