Co-Al-W合金体系中多种元素对合金组织与错配度的影响

发布时间：2018-05-16 18:24

本文选题：钴基高温合金 + 晶格错配度　；参考：《江苏科技大学》2017年硕士论文

【摘要】：本文主要以Co-Al-W基高温合金为基础,加入Ti和Hf元素,并动态地改变W和Al的含量。利用XRD,DTA,SEM,TEM,密度等各种测试手段,重点研究各元素含量对合金形貌结构、晶格常数及晶格错配度的影响。对W、Al、Ti、Hf元素含量关于合金错配度、形貌以及性能的影响,得出了以下结论:随着时效强化时间的持续增长,γ′相的形貌发生了一定程度的变化,并且γ′相尺寸相继逐渐粗化。然而过短时间的时效处理不能使γ′相充分析出,影响形貌。合金Co-12Al-9.5W-6Ti经过96h时效处理后γ′相呈立方态连续规则地镶嵌在基体相上,通过计算发现,γ′相的晶格常数为0.3592nm,γ相的晶格常数为0.3573nm,两相的晶格常数十分相近,这与Ni基合金中γ+γ′相的形貌组织十分接近,表明该合金具有良好的高温性能。Ni基高温合金的高温性能得益于高体积分数的γ′沉淀相,大量生成的γ′相有益于抑制基体中位错的滑移。当9%Al和3%Ti加入进合金中时,有益于促进γ′相的析出,并使γ′相的尺寸粗大,但当合金成分中有过量的Al和Ti元素时(Alat%10%,Tiat%5%),不仅不会促进γ′相的析出,还会使得合金生成其他杂相,抑制γ′相的析出,并使γ′相颗粒的形貌由立方状变为不规则状态,从而使得合金的热稳定性和熔点都降低。Hf和Ti是进入强化相的元素,合金中加入Hf元素后,会提高合金的错配度,且相同含量的Hf和Ti元素,Hf对错配度的提高效果明显强于Ti元素,但对于增大γ′相尺寸和稳定γ′相颗粒形貌的作用,Hf的效果不如Ti。因此,认为Hf和Ti两种元素对于合金强化的作用是无法相互替代。高含量的Hf会在合金内部与Co原子生成富Hf相,例如CoHf相和Co2Hf相。适量Hf元素的加入能提高材料的热稳定性能,Hf含量越高,材料的γ′相初溶温度越高,但是当Hf(at.%)≥3%时,Hf含量的提高会使得合金内生成大量的富Hf相,导致过少的γ′相无法对材料起到足够的强化作用。当合金中的W含量小于5%时,合金表面会形成大量的富Al相枝晶,W含量的上升会细化枝晶并抑制枝晶相的形成。当合金的Ti含量过高时,合金表面会出现大面积的富Al相和富Ti相枝晶,枝晶相分别为Co2Al9相和Co3(Al,Ti)相。在Co-9Al-3W-7Ti中观测到基体表面出现强化相γ′熔化后所形成的的小孔,这表明过高的Ti会使得材料的熔点降低,从而恶化材料的性能。W的原子百分比含量越高,合金材料的密度越大,而元素Ti的原子百分比含量越高时,合金的密度反而越低,综上考虑,W的含量一般为9%左右。
[Abstract]:......
【学位授予单位】：江苏科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TG146.16

【参考文献】