微量元素對鎳基單晶高溫合金組織與力學(xué)性能的影響.pdf

1、C、Hf和Y等微量元素對單晶高溫合金合金組織和性能具有非常重要的影響，在不同合金體系中表現(xiàn)出不同的規(guī)律，其在單晶高溫合金的作用機(jī)理還有待于進(jìn)一步的探討。本文采用金相顯微鏡(OM)、掃描電子顯微鏡(SEM)、差示掃描量熱分析(DSC)、透射電子顯微鏡(TEM)、電子探針(EPMA)和X射線衍射等表征手段研究了微量元素C、Hf和Y對一種無Re第二代鎳基單晶合金DD98M鑄態(tài)和熱處理態(tài)顯微組織、組織穩(wěn)定性及拉伸和持久性能的影響。主要結(jié)果如下：

2、
　　C的添加使枝晶間區(qū)域析出富含Ta和Ti的MC型碳化物，Hf和Y的添加改變了碳化物的形貌。枝晶間碳化物的形成減少了鑄態(tài)組織中γ/γ'共晶的體積分?jǐn)?shù)，Hf和Y的添加使γ/γ'共晶的體積分?jǐn)?shù)增加。微量元素的添加對DD98M合金的初熔溫度影響顯著，單獨(dú)添加C使合金的初熔溫度降低2℃，C和Hf復(fù)合添加使合金的初熔溫度降低約15℃，而C和Y復(fù)合添加使合金的初熔溫度降低約20℃。
　　添加C和C+Hf的合金經(jīng)固溶處理后，部分桿狀碳化

3、物分解成分散的顆粒狀MC碳化物，而添加C+Y的合金中塊狀碳化物比較穩(wěn)定。完全熱處理后，三種含碳合金中均有富含W和Mo的M6C型碳化物和富含Cr的M23C6型碳化物析出。M6C型碳化物在枝晶干區(qū)域呈八面體形貌，在枝晶間區(qū)域有片層狀和顆粒狀兩種形貌。M23C6碳化物尺寸較小，以不規(guī)則點(diǎn)狀形貌在基體通道中析出。
　　經(jīng)完全熱處理的合金在1000℃長期時效過程中，MC型碳化物按照反應(yīng)MC+γ→M6C+γ'進(jìn)行退化，逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)镸6C型碳化物

4、。添加C和C+Hf的合金中MC型碳化物退化程度顯著，添加C+Y的合金中塊狀MC型碳化物退化程度相對較輕。長期時效過程中，DD98M合金在枝晶干區(qū)域析出大量的針狀TCP相（μ相），而添加C、C+Hf和C+Y后，合金中未觀察到TCP相析出。添加C和C+Hf的合金在枝晶干區(qū)域析出片層狀的M6C碳化物。添加C+Y的合金在枝晶間區(qū)域析出大量顆粒狀M6C碳化物。M6C碳化物消耗了大量W、Mo和Cr等TCP相形成元素，從而抑制TCP相析出。