利用掃描電子顯微鏡及能譜研究了固溶處理溫度對(duì)一種第四代鎳基單晶高溫合金微觀組織和枝晶偏析的影響。結(jié)果表明:鑄態(tài)合金中存在顯著的成分偏析,其中Ru和Mo的偏析系數(shù)接近1;隨著固溶溫度的升高,枝晶組織形貌特征退化,成分偏析明顯減輕,但在1 360℃固溶時(shí)合金部分組織出現(xiàn)初熔,限制了固溶溫度上限。提高最高固溶溫度可一定程度增大γ′相尺寸,顯著降低合金的微觀偏析,但Re和W元素在高溫固溶后仍存在明顯的殘余偏析。 

【文章來源】：電子顯微學(xué)報(bào). 2020,39(05)北大核心

【文章頁數(shù)】：8 頁

【部分圖文】：

合金中枝晶干和枝晶間區(qū)域的γ′相形貌

鎳基單晶高溫合金的宏觀組織形貌如圖1所示。圖1a是橫截面組織,枝晶形貌為典型的“十字”花狀結(jié)構(gòu),一次枝晶間距約為276 μm,在枝晶主干上存在粗化的二次小枝晶,在枝晶間存在著不規(guī)則形狀的γ/γ′共晶組織。γ/γ′共晶組織主要以菊花狀共晶和塊狀共晶形式分布在枝晶間,該共晶組織呈現(xiàn)脆性,在拉伸應(yīng)力狀態(tài)下容易產(chǎn)生微裂紋源。此外,該共晶組織的熔點(diǎn)較低,在熱處理過程中容易導(dǎo)致初熔。鑄態(tài)鎳基單晶高溫合金中位于枝晶干和枝晶間處γ′相的尺寸及成分差異,對(duì)合金力學(xué)性能有重要影響。據(jù)此,作者對(duì)枝晶干和枝晶間的γ′相進(jìn)行了觀察分析,如圖2所示。枝晶干和枝晶間的γ′相尺寸分別為253 nm和647 nm,枝晶干的γ′相尺寸顯著小于枝晶間的尺寸,合金組織不均勻。從圖2可看出位于枝晶干區(qū)域的γ′相立方度較差,尺寸較小,而枝晶間區(qū)域的γ′相尺寸明顯增大。這是因?yàn)?合金凝固時(shí)存在溶質(zhì)的濃度差,在最先凝固的枝晶干區(qū)域往往富集Re、W、Mo等難熔元素,而枝晶間區(qū)域由于富集了大量的Al、Ta等易于γ′相形成元素,導(dǎo)致γ′相尺寸明顯增大。合金凝固末期,枝晶干互相閉合,枝晶間殘留的液相不能互通,形成獨(dú)立的小液池,達(dá)到共晶成分后以γ/γ′兩相共晶的形成析出。共晶組織同時(shí)是成分偏析嚴(yán)重的區(qū)域,共晶含量越高,合金的偏析程度越嚴(yán)重,是固溶處理中需要特別關(guān)注的重點(diǎn)。Ti是γ′相的重要組成元素,也是共晶相等低熔點(diǎn)相的形成元素,在第一代鎳基單晶高溫合金中大量存在,因此在高代次鎳基單晶高溫合金中,對(duì)其含量進(jìn)行了控制[11],本合金中也不含Ti元素。

合金經(jīng)不同固溶處理后的橫截面形貌

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]A review of composition evolution in Ni-based single crystal superalloys[J]. Wanshun Xia,Xinbao Zhao,Liang Yue,Ze Zhang.  Journal of Materials Science & Technology. 2020(09)
[2]一種鎳鈷基合金的γ′相在高溫下析出行為的透射電鏡研究[J]. 艾菲,徐玲,崔傳勇,單智偉.  電子顯微學(xué)報(bào). 2018(05)
[3]鎳基單晶高溫合金相界與界面位錯(cuò)的相互作用[J]. 丁青青,李吉學(xué),張澤.  電子顯微學(xué)報(bào). 2017(02)
[4]固溶時(shí)間對(duì)鎳基單晶高溫合金中Re,Ru元素分布和微觀形貌的影響[J]. 李憲,張曉娜,于瀟翔,王崇愚,于濤,張澤.  電子顯微學(xué)報(bào). 2014(04)
[5]航空發(fā)動(dòng)機(jī)用單晶鑄造高溫合金熱處理工藝[J]. 朱鷗,李玉龍,張燕,曹瑋,雷力明.  鑄造技術(shù). 2013(09)
[6]重型燃?xì)廨啓C(jī)定向結(jié)晶葉片的材料與制造工藝[J]. 張健,樓瑯洪,李輝.  中國(guó)材料進(jìn)展. 2013(01)
[7]鎳基單晶高溫合金的發(fā)展[J]. 胡壯麒,劉麗榮,金濤,孫曉峰.  航空發(fā)動(dòng)機(jī). 2005(03)



本文編號(hào)：3056100