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微量元素對(duì)鎳基高溫合金微觀組織與力學(xué)性能的影響

2018-02-17 11:25:31張鵬楊凱朱強(qiáng)陳剛王傳杰
精密成形工程 2018年2期
關(guān)鍵詞:共晶碳化物晶界

張鵬,楊凱,朱強(qiáng),陳剛,王傳杰

(哈爾濱工業(yè)大學(xué)(威海)材料科學(xué)與工程學(xué)院,山東 威海 264209)

由于鎳基高溫合金在高溫條件下具有良好的高溫強(qiáng)度、優(yōu)異的抗氧化性、抗腐蝕性以及抗疲勞性能等綜合性能,在航空航天、船舶、核電等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用,已經(jīng)成為航空發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪盤、渦輪葉片等部件的關(guān)鍵材料。鎳基高溫合金的化學(xué)成分比較復(fù)雜,所含元素多達(dá)十幾種,其中的一些難熔元素熔點(diǎn)較高、原子半徑較大,具有優(yōu)異的固溶強(qiáng)化效果,可以顯著提高合金的高溫力學(xué)性能[1]。近年來,航空航天事業(yè)發(fā)展迅速,對(duì)渦輪盤、渦輪葉片等關(guān)鍵部件所用材料的性能要求也隨之提高。改善或者提高鎳基高溫合金高溫力學(xué)性能的關(guān)鍵在于合金本身成分設(shè)計(jì)方面,尤其是微量元素的添加對(duì)鎳基高溫合金微觀組織與力學(xué)性能的影響。文中主要論述了鎳基高溫合金中幾種微量元素的加入對(duì)其微觀組織和性能方面的影響。

1 微量元素對(duì)晶界的作用機(jī)理

晶界是合金材料界面的一種類型,多晶體中的各個(gè)晶粒取向不同,晶界兩側(cè)的排列方向會(huì)發(fā)生轉(zhuǎn)變,相對(duì)于晶內(nèi)而言,晶界處的原子產(chǎn)生不規(guī)則的排列,導(dǎo)致晶界處的點(diǎn)陣畸變較大,因此晶界處原子具有的能量通常比晶內(nèi)的原子更高,尤其是晶粒間的取向差越大,在晶界處原子則產(chǎn)生越不規(guī)則的排列。由于晶界及其附近原子排列的不規(guī)則性或者點(diǎn)陣畸變存在差異,對(duì)于不同晶界或者同一晶界的不同位置而言,雜質(zhì)或者富集微量元素的原子尺寸及其數(shù)量也將有所不同。

合金中存在多種元素時(shí),不同元素的原子尺寸存在差異,溶于晶內(nèi)的原子在溶劑點(diǎn)陣中會(huì)產(chǎn)生錯(cuò)配。晶內(nèi)原子向晶界偏聚的能力或者傾向,隨著錯(cuò)配度的增大逐漸加強(qiáng),也就是說錯(cuò)配度越大,其在晶界富集程度越高,濃度越大,因此,對(duì)于一些溶質(zhì)原子來說,如果他們可以與基體元素原子產(chǎn)生高度畸變,即使在溶于晶內(nèi)的濃度很小,也可能偏聚于晶界,從而引起顯著的晶界效應(yīng),從而影響合金的微觀組織與力學(xué)性能。

晶界起到傳遞應(yīng)力與協(xié)調(diào)應(yīng)變的作用,影響合金材料的力學(xué)性能。各個(gè)晶粒的彈性各向異性與塑性變形的各向異性導(dǎo)致晶界處產(chǎn)生附加應(yīng)力[1]。為了獲得均勻的塑性變形,晶界處需要協(xié)調(diào)應(yīng)變,因此,多晶體材料在晶內(nèi)和晶界會(huì)開動(dòng)多個(gè)滑移系,來維持晶界兩側(cè)的變形協(xié)調(diào)性[2]。

微量元素的原子偏聚在晶界處,能夠改變晶界原子間的鍵合狀態(tài),增強(qiáng)晶界的結(jié)合力并且強(qiáng)化晶界,從而提升合金的高溫強(qiáng)度[3]。此外,晶界阻礙位錯(cuò)運(yùn)動(dòng),當(dāng)晶界處位錯(cuò)密度達(dá)到某一臨界值時(shí),在晶粒內(nèi)部誘導(dǎo)生成位錯(cuò),此時(shí)為了實(shí)現(xiàn)晶粒之間的變形協(xié)調(diào)性,多個(gè)滑移系開動(dòng),保證相鄰晶粒不分離,合金的斷裂塑性得以顯著改善。

2 微量元素對(duì)鎳基高溫合金的影響

2.1 B對(duì)鎳基高溫合金的影響

在鎳基高溫合金中B是應(yīng)用最廣泛的微量元素,B常出現(xiàn)在變形鎳基高溫合金和鑄造鎳基高溫合金中。B原子通常在晶界處偏聚,通過降低晶界能使系統(tǒng)的自由能降低,一定含量的B顯著影響鎳基高溫合金的持久性能和蠕變性能。

Wu等人[4]研究了添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 0.0007%~0.03%的B對(duì)定向凝固鎳基高溫合金的顯微組織和應(yīng)力斷裂性能的影響。隨著鑄態(tài)合金中B含量的增加,在γ′/γ共晶周圍的γ′/γ共晶和塊狀硼化物析出的體積分?jǐn)?shù)增加。在0.03%的高B含量下,存在層狀硼化物析出。在熱處理時(shí),隨著B含量的增加,細(xì)小的塊狀硼化物傾向于在晶界處析出。總的來說,定向凝固鎳基高溫合金的斷裂壽命通過添加標(biāo)稱含量的 B而顯著改善,然而,當(dāng)B的質(zhì)量分?jǐn)?shù)超過0.03%時(shí),斷裂壽命降低。

Hu等人[5]研究了 B對(duì)鎳基高溫合金相變溫度、偏析行為和微觀結(jié)構(gòu)的影響。結(jié)果表明,添加到合金中的少量B會(huì)稍微降低液相線溫度、碳化物固溶溫度和固相線溫度。加入B時(shí),錸、鎢和鉭的偏析行為變得更加嚴(yán)重。碳化物在含B合金中傾向于集中和粗化。

2.2 C對(duì)鎳基高溫合金的影響

幾乎所有的高溫合金中都含有晶界強(qiáng)化元素C。C在鎳基高溫合金中與金屬元素形成各種碳化物,實(shí)現(xiàn)強(qiáng)化晶界的作用。碳化物的尺寸、含量、形態(tài)和分布嚴(yán)重影響合金的力學(xué)性能,尤其是針對(duì)粉末高溫合金[6—7]。單晶合金中存在一定的亞晶界,C的加入可使其強(qiáng)化。此外,在高溫合金的真空熔煉過程中,C可以作為脫氧劑。C的熔入使液態(tài)合金的流動(dòng)性得以提高,其鑄造性能得以改善,因此,C元素的含量在鑄造高溫合金中往往比變形高溫合金中的含量高。

孟爍等人[8]分析了不同 C含量(質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.022%和0.078%)對(duì)粉末鎳基高溫合金FGH4169微觀組織的影響。結(jié)果表明,F(xiàn)GH4169合金晶粒尺寸、合金中強(qiáng)化相與C元素含量緊密相關(guān)。當(dāng)C元素含量較高時(shí),合金的平均晶粒尺寸較小;當(dāng)C元素含量較低時(shí),合金中強(qiáng)化相的含量較高,強(qiáng)化相的平均尺寸較大且相之間的平均間距較小,從而提高了合金的強(qiáng)度。此外,C元素含量雖然對(duì)合金中碳化物的種類和形貌影響微弱,但是可以改變碳化物顆粒的尺寸。

余乾[9]研究了 C含量對(duì)一種鎳基合金微觀組織及持久性能的影響,研究發(fā)現(xiàn),較低的C含量導(dǎo)致合金組織中碳化物數(shù)量變少,合金組織中碳化物分布不均勻,合金持久性能降低。相反,適量提高 C含量,合金組織中碳化物分布變得均勻,持久壽命明顯提高。

Al-Garba[10]研究了C含量對(duì)LMSX-1模型合金組織和性能的影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn),隨C含量增加,碳化物體積分?jǐn)?shù)顯著增加,這些碳化物主要是MC型,共晶γ/γ′相數(shù)量隨之減少,C 對(duì)一次和二次枝晶間距沒有明顯影響。從總趨勢(shì)看,合金斷面收縮率和伸長(zhǎng)率均隨C元素含量的增加而逐漸減小。在室溫下極限抗拉強(qiáng)度隨C含量的增加而增大,然而在高溫下C含量不影響該合金的極限抗拉強(qiáng)度。隨C含量增加,蠕變壽命降低。

周亦胄等人[11]研究了 C對(duì)第二代單晶高溫合金CMSX-4的作用。研究發(fā)現(xiàn),Ta或Ti在枝晶間的熔斷與碳化物有關(guān),碳化物可以起到減少或消除熔斷的作用,導(dǎo)致共晶體積分?jǐn)?shù)變小。此外,獨(dú)立的熔池和含碳合金的枝晶內(nèi)部出現(xiàn)共晶組織。

Yu等人[12]研究表明,DD99高溫合金的強(qiáng)度與塑性指標(biāo)均與C元素有關(guān)。當(dāng)溫度為760 ℃時(shí),其拉伸和屈服強(qiáng)度在碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.08%時(shí)達(dá)到峰值;當(dāng)溫度為900 ℃時(shí),隨著含碳量的增加,其拉伸和屈服強(qiáng)度均逐漸降低。當(dāng)溫度為760 ℃或900 ℃時(shí),隨著含碳量的增加,該合金的塑性指標(biāo)均減小。

Liu等人[13]研究了C含量對(duì)合金持久拉伸后組織的影響。研究發(fā)現(xiàn),拉伸斷裂過程中的裂紋起源與C元素的含量緊密相關(guān)。當(dāng)高溫合金不含C和C含量較低時(shí),斷裂主要是由縮松引起;該合金的初熔溫度隨著C元素含量的增加而降低,合金中的共晶不能通過熱處理完全消除,此時(shí)主要在縮松及共晶位置萌生裂紋;當(dāng)高溫合金中C含量較高時(shí),合金主要在碳化物、縮松和共晶位置萌生裂紋。

2.3 稀土元素對(duì)鎳基高溫合金的影響

稀土元素在合金中會(huì)偏聚于晶界,降低合金的晶界能,抑制晶界處碳化物的析出。溶于晶內(nèi)的原子半徑相對(duì)較大的稀土元素導(dǎo)致合金產(chǎn)生晶格畸變,一方面使晶界碳化物減少析出,另一方面使晶內(nèi)碳化物形核位置增加。合金的晶界強(qiáng)度得以提高,而且晶界塑性得以改善,因此,當(dāng)合金內(nèi)含有一定的稀土元素時(shí)會(huì)同時(shí)具有較好的強(qiáng)度和塑性[14]。

Y改善了合金的許多性能,如鎳基高溫合金的應(yīng)力斷裂性能[15]、鎳基合金[16]和 Fe-Ni-Cr三元合金[17]的抗氧化性。通過與其他有害元素的反應(yīng)形成較少的有害相[16—18]和形成細(xì)枝晶[19]是Y摻雜的有益機(jī)制。

Li等人[20]研究了稀土 Y對(duì) Ni-16Mo-7Cr-4Fe合金微觀組織、高溫靜態(tài)氧化和機(jī)械性能的影響。在添加Y和不添加Y的合金中均觀察到M6C相,并且在含有質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 0.05%~0.43%Y的合金中同時(shí)存在Ni17Y2相。隨著Y濃度增加,Ni17Y2相的量增加。當(dāng)Y的質(zhì)量分?jǐn)?shù)增加到0.43%時(shí),一些多沉淀相區(qū)以合金中M6C相和γ相包圍的大量粗Ni3Y相的形式出現(xiàn)。含有質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.05%Y的合金同時(shí)顯示出最好的抗氧化性和機(jī)械性能。晶界處和固溶體(γ相)中適當(dāng)濃度的 Y以及外部氧化皮對(duì)基底的粘附增強(qiáng)分別是改善機(jī)械性能和抗氧化性的關(guān)鍵因素。

金玉花等人[21]發(fā)現(xiàn)稀土元素可以減少合金鑄造時(shí)產(chǎn)生的氣孔缺陷,改善合金組織的致密度,并細(xì)化枝晶組織。合金組織中大塊狀碳化物變?yōu)殒湢詈托K狀,并且碳化物邊緣變得圓潤(rùn)化。Y可以使合金中的γ與γ′共晶相數(shù)量增加;同時(shí)加入Y和Ce后,γ與γ′共晶相數(shù)目顯著增加。

2.4 Hf對(duì)鎳基高溫合金的影響

溶于合金中的Hf元素在不同區(qū)域的分布影響合金變形過程中的組織演化行為,在晶界位置偏聚起到強(qiáng)化晶界的作用。添加到合金中的 Hf主要溶于γ′粒子和MC碳化物中。合金中的Hf元素誘發(fā)γ′相的體積分?jǐn)?shù)增加,從而起到強(qiáng)化合金的作用。合金中碳化物的種類與Hf的添加有關(guān),Hf的添加通常使合金具有兩種以上成分不一的碳化物。Hf可以改變碳化物的形貌和晶界碳化物的分布,例如將條狀碳化物改為塊狀碳化物[22—23]。在凝固過程的后期,富Hf使枝晶間的熔體流動(dòng)性及浸潤(rùn)性增強(qiáng),并且具有很好的趨膚效應(yīng),對(duì)合金熱裂傾向的降低、合金可鑄性和焊接性能的提高非常有意義。

侯介山等人[24]研究Hf對(duì)一種鎳基高溫合金微觀組織和力學(xué)性能的影響。與不含Hf的合金對(duì)比發(fā)現(xiàn),含質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.4%Hf的合金晶界處存在少量的塊狀MC碳化物,而存在大量的細(xì)小 M23C6碳化物,這有利于提高蠕變性能。Hf的添加有助于蠕變過程中維持較高含量的MC碳化物。當(dāng)時(shí)效時(shí)間較長(zhǎng)時(shí),晶界位置的碳化物轉(zhuǎn)變?yōu)殡x散分布的細(xì)小M23C6碳化物,然而不含Hf的合金晶界明顯粗化,因此,合金中添加 Hf可以使其長(zhǎng)期時(shí)效后的高溫拉伸性能提升;同時(shí),Hf可以顯著提高低應(yīng)力條件下的蠕變強(qiáng)度。

鄭運(yùn)榮等人[23]研究了添加 1.5Hf的改型合金K5H和K19H的拉伸和持久性能。研究發(fā)現(xiàn),合金的高溫持久壽命與合金中添加的Hf關(guān)系微弱,但合金中添加的Hf使其室溫拉伸強(qiáng)度、760 ℃時(shí)的瞬時(shí)強(qiáng)度和塑性提高,特別是760 ℃時(shí)的持久壽命和塑性明顯提高。由于 Hf能夠增加合金中共晶γ′的含量并且使共晶γ′本身強(qiáng)化,因此合金中 Hf的添加可以顯著提高合金中溫持久的強(qiáng)度及塑性。一方面,當(dāng)合金中添加一定量的Hf時(shí),枝晶間存在大量的小塊狀共晶γ′,且共晶γ′被γ網(wǎng)格分隔開。當(dāng)合金塑性變形時(shí),高應(yīng)力集中導(dǎo)致的枝晶間的嚴(yán)重變形被輕易產(chǎn)生的均勻細(xì)滑移有效協(xié)調(diào),合金裂紋萌生變得困難。另一方面,合金中添加的Hf可以有效阻礙硫化物在枝晶間和晶界處產(chǎn)生,從而明顯減弱硫的有害作用,提高枝晶間和晶界的結(jié)合強(qiáng)度。

2.5 Re對(duì)鎳基高溫合金的影響

單晶鎳基高溫合金與第二代鑄造鎳基高溫合金隨著 Re的添加得以快速發(fā)展及應(yīng)用。在基體中 Re形成的短程有序的原子團(tuán)阻礙位錯(cuò)運(yùn)動(dòng),顯著強(qiáng)化合金的強(qiáng)度[25]。單晶高溫合金中添加少量 Re,可以使蠕變強(qiáng)度顯著改善。單晶鎳基高溫合金的微觀組織、力學(xué)性能以及合金缺陷等與合金中Re的添加緊密相關(guān)。在長(zhǎng)期時(shí)效過程中,較高Re含量的合金易形成TCP相等有害相和區(qū)域[26]。

楊海青等人[27]研究發(fā)現(xiàn),隨著Re含量的增加,耐腐蝕鎳基定向高溫合金鑄態(tài)枝晶組織和熱處理后的枝晶組織的一次枝晶間距均減小,含Re合金枝晶桿γ′相尺寸減小。這是由于隨著Re含量的增加,低擴(kuò)散系數(shù)的Re含量在基體相中不斷增加,加強(qiáng)了對(duì)γ′相長(zhǎng)大的有效阻礙作用。此外,γ相基體的點(diǎn)陣常數(shù)由于 Re的引入而增加,從而使γ/γ′相界面的錯(cuò)配度變大。隨Re含量的增加,合金的持久壽命呈上升趨勢(shì),表明Re元素對(duì)合金有明顯的高溫強(qiáng)化作用。Re的添加使合金的一次枝晶間距減小,枝晶與晶粒細(xì)化提高了其高溫力學(xué)性能和持久壽命[28—30]。

管秀榮等人[31]研究結(jié)果表明,質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%~4%的Re合金經(jīng)過熱處理,微觀組織由γ相、γ′相和碳化物MC和M23C6構(gòu)成。當(dāng)合金中Re的質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)到4%時(shí),針狀M23C6在晶內(nèi)析出。經(jīng)過長(zhǎng)期時(shí)效后,合金中γ′相長(zhǎng)大速率隨著Re含量的增加而下降,合金的組織穩(wěn)定性趨于惡化。在 900 ℃超過1000 h時(shí)效后,合金中含有質(zhì)量分?jǐn)?shù)為4%的Re會(huì)出現(xiàn)針狀σ相,因此,所研究合金中Re的質(zhì)量分?jǐn)?shù)不高于4%。

Giamei和Anton[32]研究了Re含量、時(shí)效時(shí)間和溫度對(duì)MAR-M200*合金γ′沉淀物生長(zhǎng)特性、形態(tài)和晶格錯(cuò)配的影響。Re顯著降低了γ′粗化動(dòng)力學(xué),并導(dǎo)致負(fù)的γ/γ′錯(cuò)配度。

2.6 Ru對(duì)鎳基高溫合金的影響

鎳基高溫合金中Ru主要分布在γ相中,Ru的加入可以使合金獲得更好的組織穩(wěn)定性。Ru影響難熔元素在合金中的偏析行為,難熔元素在γ相中的過飽和度降低,TCP有害相的析出受到阻礙,抗氧化、抗腐蝕和抗蠕變性能明顯提高,從而使鎳基高溫合金具有優(yōu)異的力學(xué)性能和穩(wěn)定的微觀組織結(jié)構(gòu)[33—34]。Ru是一種對(duì)γ相起穩(wěn)定作用的弱偏析元素,能顯著強(qiáng)化γ相和γ′相[35]。Ru的加入可使合金有較強(qiáng)的筏排化傾向,因而可以提高合金在高溫低應(yīng)力條件下的蠕變性能。在高溫條件下,Ru的添加增加了γ/γ′的負(fù)錯(cuò)配度,促進(jìn)γ'相筏排化傾向[36]。

Hobbs等人[37]研究發(fā)現(xiàn),鎳基高溫合金中Ru的添加導(dǎo)致γ基體相的堆垛層錯(cuò)能降低,擴(kuò)展位錯(cuò)在γ基體中可以輕易形成,位錯(cuò)的進(jìn)一步運(yùn)動(dòng)受到阻礙,從而γ基體得以強(qiáng)化,但是Pettinari等人[38]通過研究得到了不一致的結(jié)論,研究發(fā)現(xiàn)鎳基高溫合金中 Ru的加入幾乎不影響γ基體相堆垛層錯(cuò)能。

谷懷鵬等人[39]研究了Ru對(duì)鎳基單晶高溫合金的微觀組織、偏析行為和拉伸性能。研究表明鑄態(tài)下Ru在枝晶干和枝晶間的分布趨于均勻,但是Re和W強(qiáng)烈偏析于枝晶干,Ta和Al偏析于枝晶間。合金枝晶干和枝晶間處的γ′相經(jīng)過熱處理后均為立方體形態(tài),體積分?jǐn)?shù)分別為 63%和 71%,平均尺寸分別為0.40 μm和0.54 μm。隨著拉伸實(shí)驗(yàn)溫度升高,合金屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度先升高后降低,在760 ℃時(shí)達(dá)到最大值。合金在25, 760, 980 ℃下的斷裂機(jī)制分別為類解理斷裂、滑移分離剪切斷裂和韌窩-類解理復(fù)合斷裂。

2.7 P對(duì)鎳基高溫合金的影響

鎳基高溫合金中P具有雙重作用。一方面,P偏聚于晶界,可以增加晶界結(jié)合力,從而提高晶界強(qiáng)度;另一方面,P增加合金的凝固偏析,促進(jìn)元素偏析和有害相析出。一定的P含量可以提高變形鎳基高溫合金的持久性能和蠕變性能,然而,P有害于鑄造鎳基高溫合金的力學(xué)性能,P含量應(yīng)該控制得愈低愈好。

郭建亭等人[40]研究了鑄造鎳基高溫合金 K4169中P含量對(duì)微觀組織和力學(xué)性能的影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn),當(dāng)P的質(zhì)量分?jǐn)?shù)不超過0.008%時(shí),幾乎不影響合金的室溫瞬時(shí)拉伸性能;當(dāng)P的質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于0.008%時(shí),合金的屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度下降,伸長(zhǎng)率和面縮率顯著下降,即降低了合金的強(qiáng)度與塑性。此外,K4169合金的持久壽命與持久塑性隨著合金中P含量的增加均下降。合金力學(xué)性能的降低取決于P含量對(duì)元素偏析和合金顯微組織的影響。隨著P含量的不斷增加,合金中的元素偏析逐漸增大,枝晶組織逐漸粗化,最嚴(yán)重的是有害相Laves相含量不斷增加。一方面,Laves相的增加會(huì)消耗掉大量的鈮含量,導(dǎo)致時(shí)效階段合金析出較少的強(qiáng)化相γ′(Ni3Nb),從而降低合金的強(qiáng)度;另一方面,脆性相Laves相是裂紋萌生與擴(kuò)展的源泉,會(huì)降低合金的塑性。隨著有害相Laves相數(shù)量的逐漸增加,合金中微裂紋沿著Laves相解理面斷裂或沿基體與Laves相的界面擴(kuò)展可能性逐漸越大,對(duì)合金的危害性極大。

郭守仁等人[41]研究發(fā)現(xiàn),P有益于變形鎳基高溫合金 GH4169的持久性能和蠕變性能。在溫度為650 ℃和壓力為690 MPa的條件下,合金的持久壽命隨著 P含量的增加不斷增加,當(dāng) P的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.026%時(shí),合金的持久壽命到達(dá)最大值,此時(shí)的持久壽命是P質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.0008%時(shí)合金的7倍。P含量對(duì)合金蠕變速率的影響有相似的規(guī)律。

3 結(jié)語

鎳基高溫合金中添加的不同微量元素分布在基體或者析出相中,通過偏聚于晶界處或者影響元素偏析等方式,改變了合金的微觀組織。綜述了微量元素B, C, Y, Ce, Hf, Re, Ru和P對(duì)鎳基高溫合金微觀組織和力學(xué)性能的影響。微量元素B, C, Y, Ce, Hf等原子在晶界處偏聚,導(dǎo)致晶界原子間的鍵合狀態(tài)發(fā)生改變,晶界結(jié)合力增加,從而強(qiáng)化晶界并提升合金的高溫強(qiáng)度。Re對(duì)單晶鎳基高溫合金的顯微組織、力學(xué)性能以及合金缺陷等均有非常明顯的影響。Ru使合金獲得更好的組織穩(wěn)定性。一定的P含量可以提高變形鎳基高溫合金的持久性能和蠕變性能,而鑄造鎳基高溫合金中P含量應(yīng)該控制得愈低愈好。

[1]GEMPERLOVá J, PAIDAR V, KROUPA F. Compatibility Stresses in Deformed Bicrystals[J]. Czechoslovak Journal of Physics B, 1989, 39(4): 427—446.

[2]LIVINGSTON J D, CHALMERS B. Multiple Slip in Bicrystal Deformation[J]. Acta Metallurgica Sinica, 1957,5(6): 322—327.

[3]李雙明, 杜煒, 張軍, 等. CMSX-2單晶高溫合金高梯度定向凝固下過渡區(qū)的組織演化特征[J]. 金屬學(xué)報(bào), 2002,38(11): 1195—1198.LI Shuang-ming, DU Wei, ZHANG Jun, et al. Solidified Microstructure Evolution of a Transitional Zone in CMSX-2 Single Crystal Superalloy Under High-Temperature Gradient Directional Solidification[J]. Acta Metallurgica Sinica, 2002, 38(11): 1195—1198.

[4]WU B, LI L, WU J, et al. Effect of Boron Addition on the Microstructure and Stress-rupture Properties of Directionally Solidified Superalloys[J]. International Journal of Minerals, Metallurgy Materials, 2014, 21(11): 1120—1126.

[5]QIN H U, LIU L, ZHAO X B, et al. Effect of Carbon and Boron Additions on Segregation Behavior of Directionally Solidified Nickel-Base Superalloys with Rhenium[J].Transactions of Nonferrous Metals Society of China, 2013,23(11): 3257—3264.

[6]柴國(guó)明, 陳希春, 郭漢杰. FGH96高溫合金中一次碳化物形成規(guī)律[J]. 中國(guó)有色金屬學(xué)報(bào), 2012, 22(8): 2205—2213.CHAI Guo-ming, CHEN Xi-chun, GUO Han-jie. Formation Mechanism of Primary Carbides in FGH96 Superalloy[J]. The Chinese Journal of Nonferrous Metals, 2012,22(8): 2205—2213.

[7]馬文斌, 劉國(guó)權(quán), 胡本芙, 等. 粉末高溫合金 FGH96中的原始粉末顆粒邊界及其對(duì)合金拉伸斷裂行為的影響[J]. 粉末冶金材料科學(xué)與工程, 2013(1): 1—7.MA Wen-bin, LIU Guo-quan, HU Ben-fu, et al. Prior Particle Boundary and Its Effect on Tensile Properties of PM FGH96 Superalloy[J]. Materials Science and Engineering of Powder Metallurgy, 2013(1): 1—7.

[8]孟爍, 呂宏軍, 姚草根, 等. 碳含量對(duì) FGH4169合金組織的影響[J]. 宇航材料工藝, 2016, 46(6): 59—63.MENG Shuo, LYU Hong-jun, YAO Cao-gen, et al. Effect of Carbon Content on Microstructure of FGH4169 Alloy[J].Aerospace Materials & Technology, 2016, 46(6): 59—63.

[9]余乾. 微量元素C和Mg對(duì)一種鎳基高溫合金組織和力學(xué)性能的影響[J]. 航空材料學(xué)報(bào), 2006, 26(4): 11—13.YU Qian. Influences of C and Mg on Microstructures and Mechanical Properties of a Nickel Base Superalloy[J].Journal of Aeronautical Materials, 2006, 26(4): 11—13.

[10]AL-GARBA K A. Effect of Carbon Additions on the Microstructure and the Mechanical Properties of Model Single Crystal Ni-base Superalloy[D]. Florida: University of Florida, 2003.

[11]ZHOU Y Z, VOLEK A. Effect of Carbon Additions on Hot Tearing of a Second Generation Nickel-Base Superalloy[J].Materials Science & Engineering A, 2008, 479(1): 324—332.

[12]YU J J, SUN X F, ZHAO N R, et al. Effect of Carbon on Microstructure and Mechanical Properties of DD99 Single Crystal Superalloy[J]. Transactions of Nonferrous Metals Society of China, 2006, 16(S3): 1973—1977.

[13]LIU L R, JIN T, ZHAO N R, et al. Formation of Carbides and Their Effects on Stress Rupture of a Ni-base Single Crystal Superalloy[J]. Materials Science & Engineering A,2003, 361(1/2): 191—197.

[14]彭志江, 李志軍, 侯介山, 等. 釔, 鈰對(duì)低鉿鎳基 K444返回合金組織與力學(xué)性能的影響[J]. 中國(guó)稀土學(xué)報(bào),2009, 27(6): 822—828.PENG Zhi-jiang, LI Zhi-jun, HOU Jie-shan, et al. Effect of Yttrium and Cerium on Microstructure and Mechanical Properties of Revert Nickel-Base Superalloy K444 with Low Hafnium Content[J]. Journal of the Chinese Society of Rare Earths, 2009, 27(6): 822—828.

[15]ZHOU P J, YU J J, SUN X F, et al. Influence of Y on Stress Rupture Property of a Ni-based Superalloy[J]. Materials Science & Engineering A, 2012, 551: 236—240.

[16]STOTT F H, WOOD G C, FOUNTAIN J G. The Influence of Yttrium Additions on the Oxidation Resistance of a Directionally Solidified Ni-Al-Cr3C2Eutectic Alloy[J]. Oxidation of Metals, 1980, 14(2): 135—146.

[17]MOULIN P, HUNTZ A M, LACOMBE P. Relations Between Selective Oxidation and Its Phenomena in Fe-Ni-Cr Alloys Influence of Yttrium Additions[J]. Acta Metall,1980, 28(9): 1295.

[18]MENDIS B G, LIVI K J T, HEMKER K J. Observations of Reactive Element Gettering of Sulfur in Thermally Grown Oxide Pegs[J]. Scripta Materialia, 2006, 55(7): 589—592.

[19]XIAO C B, HAN Y F. Effect of Silicon on Microstructure

and Stress Rupture Properties at 1100 ℃ of Yttrium Modified Ni-Al-Mo-B Alloy IC6[J]. Journal of Materials Science, 2001, 36(4): 1027—1030.

[20]LI X L, HE S M, ZHOU X T, et al. Effects of Rare Earth Yttrium on Microstructure and Properties of Ni-16Mo-7Cr-4Fe Nickel-based Superalloy[J]. Materials Characterization, 2014, 95: 171—179.

[21]金玉花, 韓萍花, 李常鋒, 等. 稀土Y, Ce對(duì)K418鎳基高溫合金微觀組織的影響[J]. 材料工程, 2016, 44(3):46—51.JIN Yu-hua, HAN Ping-hua, LI Chang-feng, et al. Effect of Rare Earth Elements (Y, Ce)on Microstructure of K418 Ni-base Superalloy[J]. Journal of Materials Engineering,2016, 44(3): 46—51.

[22]RADAVICH J, FURRER D. Assessment of Russian P/M Superalloy EP741NP[J]. Superalloys, 2004: 381.

[23]鄭運(yùn)榮, 蔡玉林, 阮中慈, 等. Hf和Zr在高溫材料中作用機(jī)理研究[J]. 航空材料學(xué)報(bào), 2006, 26(3): 25—34.ZHENG Yun-rong, CAI Yu-lin, RUAN Zhong-ci, et al. Investigation of Effect Mechanism of Hafnium and Zirconium in High Temperature Materials[J]. Journal of Aeronautical Materials, 2006, 26(3): 25—34.

[24]侯介山, 叢培娟, 周蘭章, 等. Hf對(duì)抗熱腐蝕鎳基高溫合金微觀組織和力學(xué)性能的影響[J]. 中國(guó)有色金屬學(xué)報(bào),2011, 21(5): 945—953.HOU Jie-shan, CONG Pei-juan, ZHOU Lan-zhang, et al.Effect of Hf on Microstructure and Mechanical Behavior of Hot Corrosion Resistant Ni-based Superalloys[J]. The Chinese Journal of Nonferrous Metals, 2011, 21 (5): 945—953.

[25]BLAVETTE D, CARON P, KHAN T. An Atom Probe Investigation of the Role of Rhenium Additions in Improving Creep Resistance of Ni-base Superalloys[J]. Scripta Metal,1986, 20(10): 1395—1400.

[26]ACHARYA M V, FUCHS G E. The Effect of Long-term Thermal Exposures on the Microstructure and Properties of CMSX-10 Single Crystal Ni-base Superalloys[J]. Materials Science & Engineering A, 2004, 381(1): 143—153.

[27]楊海青, 李青, 肖程波, 等. Re對(duì)耐腐蝕鎳基定向高溫合金組織及持久壽命的影響[J]. 稀有金屬, 2012, 36(4):547—551.YANG Hai-qing, LI Qing, XIAO Cheng-bo, et al. Effect of Re on Microstructure and Stress-rupture Life of Corrosion Resistant DS Ni-Base Superalloy[J]. Chinese Journal of Rare Metals, 2012, 36(4): 547—551.

[28]蔣立武, 李樹索, 邱自成, 等. 拉晶速率對(duì)Ni3Al基單晶合金IC6SX凝固組織和高溫持久性能的影響[J]. 金屬學(xué)報(bào), 2009, 45(5): 547—552.JIANG Li-wu, LI Shu-suo, QIU Zi-cheng, et al. Effect of Withdrawal Rate on Microstructure and Stress Rupture Properties of a Ni3Al-based Single Crystal Superalloy IC6SX[J]. Acta Metallurgica Sinica, 2009, 45(5): 547—552.

[29]顧家琳, 郭彥宏, 賈崇林, 等. 組織結(jié)構(gòu)對(duì) Ni-20Cr-10Mo-10Co高溫合金高溫力學(xué)性能的影響[J]. 稀有金屬材料與工程, 2003, 32(2): 103—107.GU Jia-lin, GUO Yan-hong, JIA Chong-lin, et al. Effect of Microstructure on High Temperature Mechanical Properties in Forming Ni-20Cr-10Mo-10Co Superalloy[J]. Rare Metal Materials and Engineering, 2003, 32(2): 103—107.

[30]王建濤, 駱合力, 李尚平, 等. 冷卻速率對(duì) MX246A 合金組織和持久性能的影響[J]. 鑄造, 2010, 59(4):355—357.WANG Jian-tao, LUO He-li, LI Shang-ping, et al. Effect of Cooling Rate on Microstructure and Stress Rupture Property of MX246A Alloy[J]. China Foundry, 2010, 59(4): 355—357.

[31]管秀榮, 劉恩澤, 紀(jì)慧思, 等. Re對(duì)一種新型鎳基高溫合金組織穩(wěn)定性的影響[J]. 材料科學(xué)與工藝, 2012, 20(3):94—98.GUAN Xiu-rong, LIU En-ze, JI Hui-si, et al. Effects of Re on Microstructure Stability in a New Ni-based Superalloy[J]. Materials Science and Technology, 2012, 20(3):94—98.

[32]GIAMEI A F, ANTON D L. Rhenium Additions to a Ni-base Superalloy: Effects on Microstructure[J]. Metallurgical Transactions A, 1985, 16(11): 1997—2005.

[33]孫飛, 張建新. Ru對(duì)鎳基單晶高溫合金微觀組織的影響[J]. 材料熱處理學(xué)報(bào), 2011, 32(10): 1—8.SUN Fei, ZHANG Jian-xin. Influence of Ru on Microstructure of Ni-base Single Crystal Superalloys[J]. Transactions of Materials and Heat Treatment, 2011, 32(10): 1—8.

[34]WANG Y J, WANG C Y. The Alloying Mechanisms of Re,Ru in the Quaternary Ni-based Superalloysγ/γ' Interface: A First Principles Calculation[J]. Materials Science & Engineering A, 2008, 490(1/2): 242—249.

[35]YEH A C, TIN S. Effects of Ru and Re Additions on the High Temperature Flow Stresses of Ni-base Single Crystal Superalloys[J]. Scripta Mater, 2005, 52(6): 519—524.

[36]LIU L R, JIN T, ZHAO N R, et al. Microstructural Evolution of a Single Crystal Nickel-Base Superalloy During Thermal Exposure[J]. Materials Letters, 2003, 57(29):4540—4546.

[37]HOBBS R A, ZHANG L, RAE C M F, et al. The Effect of Ru on the Intermediate to High Temperature Creep Response of High Refractory Content Single Crystal Nickel-Base Superalloys[J]. Materials Science & Engineering A,2008, 489(1/2): 65—76.

[38]PETTINARI F, DOUIN J, SAADA G, et al. Stacking Fault Energy in Short-range Ordered γ-Phases of Ni-based Superalloys[J]. Materials Science & Engineering A, 2002,325(1/2): 511—519.

[39]谷懷鵬, 劉麗君, 曹臘梅, 等. 含 Ru鎳基單晶高溫合金的顯微組織和拉伸性能研究[J]. 航空材料學(xué)報(bào), 2013,33(6): 20—26.GU Huai-peng, LIU Li-jun, CAO La-mei, et al. Microstructure and Tensile Property of Ru-Containing Ni Base Single Crystal Superalloy[J]. Journal of Aeronautical Materials, 2013, 33(6): 20—26.

[40]GUO J T, ZHOU L Z. The Effect of Phosphorus, Sulphur and Silicon on Segregation, Solidification and Mechanical Properties of Cast Alloy 718[J]. Superalloys 1996, 1996:451—455.

[41]郭守仁, 宋洪偉, 盧德忠, 等. 磷在高溫合金中的復(fù)雜作用[J]. 金屬學(xué)報(bào), 1990, 35(S2): 18.GUO Shou-ren, SONG Hong-wei, LU De-zhong, et al.Complicated Effects of Phosphorus in Superalloys[J]. Acta Metallurgica Sinica, 1999, 35(S2): 18.

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