固溶处理对一种第四代镍基单晶高温合金微观组织和偏析的影响

发布时间：2021-02-28 16:08

　　利用扫描电子显微镜及能谱研究了固溶处理温度对一种第四代镍基单晶高温合金微观组织和枝晶偏析的影响。结果表明:铸态合金中存在显著的成分偏析,其中Ru和Mo的偏析系数接近1;随着固溶温度的升高,枝晶组织形貌特征退化,成分偏析明显减轻,但在1 360℃固溶时合金部分组织出现初熔,限制了固溶温度上限。提高最高固溶温度可一定程度增大γ′相尺寸,显著降低合金的微观偏析,但Re和W元素在高温固溶后仍存在明显的残余偏析。 

【文章来源】：电子显微学报. 2020,39(05)北大核心

【文章页数】：8 页

【部分图文】：

合金中枝晶干和枝晶间区域的γ′相形貌

镍基单晶高温合金的宏观组织形貌如图1所示。图1a是横截面组织,枝晶形貌为典型的“十字”花状结构,一次枝晶间距约为276 μm,在枝晶主干上存在粗化的二次小枝晶,在枝晶间存在着不规则形状的γ/γ′共晶组织。γ/γ′共晶组织主要以菊花状共晶和块状共晶形式分布在枝晶间,该共晶组织呈现脆性,在拉伸应力状态下容易产生微裂纹源。此外,该共晶组织的熔点较低,在热处理过程中容易导致初熔。铸态镍基单晶高温合金中位于枝晶干和枝晶间处γ′相的尺寸及成分差异,对合金力学性能有重要影响。据此,作者对枝晶干和枝晶间的γ′相进行了观察分析,如图2所示。枝晶干和枝晶间的γ′相尺寸分别为253 nm和647 nm,枝晶干的γ′相尺寸显著小于枝晶间的尺寸,合金组织不均匀。从图2可看出位于枝晶干区域的γ′相立方度较差,尺寸较小,而枝晶间区域的γ′相尺寸明显增大。这是因为,合金凝固时存在溶质的浓度差,在最先凝固的枝晶干区域往往富集Re、W、Mo等难熔元素,而枝晶间区域由于富集了大量的Al、Ta等易于γ′相形成元素,导致γ′相尺寸明显增大。合金凝固末期,枝晶干互相闭合,枝晶间残留的液相不能互通,形成独立的小液池,达到共晶成分后以γ/γ′两相共晶的形成析出。共晶组织同时是成分偏析严重的区域,共晶含量越高,合金的偏析程度越严重,是固溶处理中需要特别关注的重点。Ti是γ′相的重要组成元素,也是共晶相等低熔点相的形成元素,在第一代镍基单晶高温合金中大量存在,因此在高代次镍基单晶高温合金中,对其含量进行了控制[11],本合金中也不含Ti元素。

合金经不同固溶处理后的横截面形貌

【参考文献】：
期刊论文
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本文编号：3056100