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新型Ni-Co基高温合金中平衡析出相的热力学研究

原文作者:
  王衣,孙锋,董显平,张澜庭,单爱党
发布时间:
  2014-08-21
来    源:
  上海交通大学材料科学与工程学院
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摘要利用热力学计算软件JMatPro和相应的镍基高温合金数据库,研究了U720Li合金以及在此基础上研发的新型 Ni-Co基高温合金的化学成分对平衡相的析出行为、加工性能和γ/γ'晶格错配度的影响.结果表明:Ti/Al值(原子比)的增加提高了合金中γ/γ'相的晶格错配度,γ'析出相的含量随Ti+A1含量(原子分数)的增加而增加.因此,增加Ti/Al值和Ti+AI含量能提高合金的高温强度.Co含量的升高可以拓宽合金的加工窗口,改善合金的加工能力,并且还可以增加合金γ/γ'相的晶格错配度,提高合金错配强化的效果.同时,Ti/A1值的增加促进合金中刀相析出,而Co含量的增加具有抑制η相的效果.因此,在Co含量较高的Ni-Co基高温合金中,适当提高Ti含量,增加Ti/Al值对提高合金高温强度有利.
   镍基高温合金中,难熔元素Mo, W等的加入在提高合金固溶强化效果的同时也会产生一些负面的影响首先,合金中难熔元素过多会促使合金在高温下析出一些有害相,如拓扑密排(TCP)相和几何密排(GCP)相,这些有害相通常富集一些具有固溶强化效果的难熔元素,因此这些相的析出会降低合金的固溶强化效果.同时,这些有害相都是一些脆性相,材料服役过程中容易在这些析出相上形成裂纹源,从而降低合金高温力学性能(2J.其次,过多的难熔合金元素会加重合金中的偏析,降低合金的加工性能,减小合金的加工窗口,因此这类合金必须使用粉末冶金的方法进行制备,增加了合金的制备难度和生产成本[.以,研究者希望在不增加合金中难熔元素含量的前提下,通过调整合金中Al, Ti, C。等主元素含量,在保持强化相适当的体积分数的同时,提高材料高温服役过程中的组织稳定性,避免一些有害相的析出,并且确保合金具有一定的加工变形窗口.
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