镍基高温合金长期时效过程中第二相的析出(精)
镍基高温合金的强化原理
镍基高温合金的强化原理引言：镍基高温合金是一种具有优异高温力学性能的材料，被广泛应用于航空航天、能源和化工等领域。
其高温强化原理是该合金具有复杂的微观组织结构，其中包含了多种强化相，这些强化相通过不同的机制增强了合金的力学性能。
一、固溶强化镍基高温合金中的镍基固溶体是合金的主要组成部分，通过固溶强化可以提高合金的强度和硬度。
固溶强化是指通过将合金中的合金元素溶解到固溶体中，形成固溶体溶解度的限制，从而增强合金的力学性能。
固溶强化的效果受溶质元素浓度、溶解度和固溶体晶格结构等因素的影响。
二、析出强化镍基高温合金中的强化相主要是通过析出来增强合金的力学性能。
在合金的固溶体中，一些合金元素具有较低的溶解度，当合金冷却时，这些元素会从固溶体中析出形成强化相。
这些强化相的形态和尺寸对合金的强度和硬度起着重要的影响。
常见的强化相有γ'相、γ''相和硬质相等。
1. γ'相γ'相是一种具有面心立方结构的强化相，其组成为Ni3(Al, Ti)。
γ'相的形成可以通过固溶强化和析出强化两种机制。
固溶强化是指通过固溶体中的Al和Ti元素形成γ'相的过程，而析出强化是指通过在固溶体中析出Al和Ti元素形成γ'相的过程。
γ'相具有优异的力学性能，包括高强度、高硬度和良好的抗高温蠕变性能。
2. γ''相γ''相是一种具有体心立方结构的强化相，其组成为Ni3Nb。
γ''相的形成是通过在固溶体中析出Nb元素形成的。
γ''相具有良好的抗高温蠕变性能和高强度，但硬度相对较低。
3. 硬质相硬质相是指在镍基高温合金中析出的一些质量分数较低的元素形成的相，如硼化物、碳化物等。
硬质相具有高硬度和抗热腐蚀性能，可以有效提高合金的抗蠕变性能和抗热疲劳性能。
三、位错强化位错强化是指在晶格缺陷处形成的位错对合金的强化作用。
高温合金中镍基合金的析出相演变与力学性能研究
高温合金中镍基合金的析出相演变与力学性能研究第一章引言高温合金是一种在高温环境下具有良好性能的材料，广泛应用于航空航天、能源等领域。
镍基合金是一类重要的高温合金，在高温环境下具有优异的力学性能和抗氧化性能。
然而，随着应用环境的加剧，镍基合金的性能要求也越来越高。
在合金设计和改性方面，对于高温合金中析出相的演变与力学性能的研究变得尤为重要。
第二章析出相与微结构2.1 析出相的定义与分类高温合金中的析出相是指在固溶体基体中析出形成的第二相，它们可以显著影响合金的力学性能。
根据组成和形态的不同，析出相可以分为粗大的碳化物、硼化物、硅化物等颗粒状相和细小的间隙型或团状相。
粒状相通常对合金的强度有利，而间隙型或团状相则常常对合金的韧性产生较大影响。
2.2 析出相的形成机制析出相形成的机制多种多样，可以是固溶体相变引起的，也可以是固溶体内结构不稳定导致的。
其中，最常见的有沉淀析出、固溶体相分解和固溶体共晶反应等。
这些形成机制对于析出相的组成、形态和分布都有重要的影响。
2.3 析出相的显微组织观察方法显微组织观察是研究高温合金中析出相的重要手段，常用的观察方法包括光学显微镜、扫描电镜和透射电镜等。
这些方法不仅可以观察析出相的形态、尺寸和分布，还可以获取更多的微观结构信息，如界面结构、晶粒取向等。
第三章析出相演变与力学性能3.1 析出相对力学性能的影响高温合金中的析出相可以通过多种方式影响力学性能。
在强化作用方面，粒状相通过限制晶体滑移、阻碍位错运动等方式增加合金的屈服强度和抗拉强度；间隙型或团状相则可以通过吸收和消散位错，提升合金的延展性和抗疲劳性能。
在韧性方面，粒状相的分布和尺寸对合金的韧性有着重要影响。
3.2 析出相演变与力学性能的关系高温下，合金的组织和力学性能呈现出动态平衡状态，析出相的演变对力学性能有着重要影响。
通过研究析出相的演变规律，可以得到相应的力学性能变化规律，为高温合金的设计和改性提供理论依据。
时效热处理的目的和原理
时效热处理的目的和原理目的时效热处理是金属材料加工中常用的一种热处理方法，其主要目的是通过控制材料的热处理温度和时间，改善材料的性能和特性。
时效热处理主要应用于合金材料，如铝合金、钛合金和镍基合金等，其目的包括：1.提高材料的硬度和强度：通过时效热处理，可以使合金材料中的析出相细化和均匀分布，从而提高材料的硬度和强度。
具体来说，时效热处理可以促进固溶体中原子和析出相的扩散，使析出相尺寸减小，晶体结构更加紧密，从而提高材料的硬度和强度。
2.改善材料的耐腐蚀性能：通过时效热处理可以使合金材料中的析出相对晶界和晶内存在一定的强化作用，从而提高材料的耐腐蚀性能。
同时，时效热处理还可以消除材料中的应力和缺陷，降低氧化速率，提高材料的抗腐蚀能力。
3.调控材料的组织和性能：时效热处理可以调控合金材料的组织和性能，实现材料的定向凝固、形状记忆、超塑性等特性。
通过控制时效热处理的温度和时间，可以调控合金材料中析出相的形态、数量和分布，实现材料性能的定制化。
原理时效热处理是通过在合金材料固溶处理的基础上，通过加热保温、固定时间后的快速冷却（也称为淬火）来实现的。
其主要原理包括以下几个方面：1.固溶处理：在固溶处理过程中，将合金材料加热到固溶温度，使固溶体中的溶质原子溶解在基体原子中，形成一个固溶体溶液。
固溶处理的目的是消除材料中的过饱和溶质，使各元素均匀分散，准备进行析出相的形成。
2.时效处理：固溶处理后，将材料快速冷却到时效温度进行保温。
时效温度一般低于固溶温度，但高于室温。
在保温过程中，固溶体中的溶质开始析出形成析出相，如细小的颗粒、板条状或球形等形态。
此时，析出相的形态、大小、数量和分布会对材料的性能产生重要影响。
3.淬火：在时效处理后，为了避免析出相的重新溶解，需要进行快速冷却，即淬火。
淬火的目的是尽量降低析出相再溶解的可能性，从而保持材料的优良性能。
淬火温度通常低于室温，可采用水冷、油冷或空气冷却等方式。
热处理对镍基高温合金材料高温蠕变性能的影响
热处理对镍基高温合金材料高温蠕变性能的影响热处理是一种常见的金属材料处理方法，通过对材料的加热和冷却过程进行控制，可以改变材料的微观结构和性能。
在镍基高温合金材料中，热处理对其高温蠕变性能的影响尤为重要。
本文将探讨热处理对镍基高温合金材料高温蠕变性能的影响及其机理。
一、热处理方法及工艺参数的选择在镍基高温合金材料的热处理中，常用的方法包括固溶处理、时效处理和再结晶退火等。
固溶处理主要是将合金加热至高温区，使固溶体中的溶质元素溶解进固溶体晶格中，达到均匀固溶的目的。
时效处理是在固溶处理的基础上，通过进一步调控合金的温度和时间，促使溶质元素形成有利于提高材料性能的第二相。
再结晶退火则是通过加热材料至再结晶温度，使材料重新晶粒长大，从而改善材料的塑性和韧性。
在实际应用中，需要根据具体的材料及使用条件选择合适的热处理方法和工艺参数。
例如，在高温蠕变性能要求较高的情况下，可以采用固溶处理和时效处理相结合的方法，以提高材料的强度和抗蠕变性能；而对于需要较高塑性和韧性的应用，可以选择再结晶退火处理来改善材料的塑性和韧性。
二、热处理对高温蠕变性能的影响机制热处理对镍基高温合金材料高温蠕变性能的影响主要体现在以下几个方面：1. 细化晶粒结构热处理过程中的加热和冷却过程会引起晶粒的长大或细化。
通过固溶处理和再结晶退火等热处理方法，可以使晶粒得到有效的细化，提高材料的韧性和塑性。
细小的晶粒可以增加晶界的数量，有效阻碍晶间滑移和晶内滑移的进展，从而提高材料的抗蠕变性能。
2. 优化第二相组织固溶处理和时效处理可以促使溶质元素形成有利于提高材料性能的第二相。
第二相的生成可以增强材料的硬度和强度，改善材料的抗蠕变性能。
通过选择合适的热处理工艺参数，可以调控第二相的类型、尺寸和分布，进一步优化材料的高温蠕变性能。
3. 调整晶体缺陷结构热处理可以引起晶体缺陷结构的变化，包括位错密度、位错类型和晶界能量等。
这些缺陷结构的变化会影响材料的塑性和韧性，从而对高温蠕变性能产生影响。
镍基高温合金中碳化物的析出行为和控制机制基础研究
一、概述镍基高温合金作为一种重要的结构材料，在航空航天、能源等领域有着广泛的应用。
其中，碳化物作为一种常见的析出相，对镍基高温合金的性能具有重要影响。
对碳化物的析出行为和控制机制进行基础研究具有重要意义。
二、碳化物的析出行为1. 碳化物的种类在镍基高温合金中，常见的碳化物有M23C6、M7C3等。
它们具有不同的晶体结构和析出方式，对合金的性能影响也不同。
2. 碳化物的析出温度镍基高温合金在高温下，碳化物的析出温度是一个重要参数。
通过实验和模拟计算，可以确定不同条件下碳化物的析出温度范围，为控制碳化物的析出提供依据。
三、碳化物的控制机制1. 合金成分对碳化物析出的影响合金中的元素对碳化物的析出有着重要的影响。
Mo、W等元素可以抑制碳化物的析出，而C、Cr等元素则促进碳化物的析出。
2. 热处理工艺对碳化物析出的影响合金的热处理工艺对碳化物的析出也有着重要影响。
控制合金的冷却速率、退火温度等参数可以调控碳化物的析出量和尺寸。
四、碳化物的控制方法1. 元素设计通过合金元素的设计，可以调控碳化物的析出行为，减少碳化物对合金性能的不利影响。
2. 热处理优化合理的热处理工艺可以控制碳化物的析出，提高合金的性能稳定性。
五、结论对镍基高温合金中碳化物的析出行为和控制机制进行基础研究，有利于优化合金的配方和热处理工艺，提高合金的性能和稳定性，促进镍基高温合金在航空航天和能源领域的应用。
同时也为相关领域的研究提供了一定的理论基础和实验依据。
六、碳化物的析出行为进一步研究1. 碳化物的形貌和分布除了了解碳化物的种类和析出温度外，研究碳化物的形貌和分布也是十分重要的。
研究发现，碳化物的形貌和尺寸会对合金的力学性能和抗蠕变性能产生重要影响，因此需要对碳化物的形貌和分布进行深入研究。
2. 碳化物的生长动力学碳化物的生长速率和生长方式对合金的性能影响显著。
通过实验和理论模拟，可以进一步研究碳化物的生长动力学，揭示碳化物析出的机理和规律。
K44镍基高温合金长期时效过程中γ'相粗化对拉伸性能的影响
关 键 词 镍基高温合金 Ｋ４ ， ４ 长期时效，沉淀相，强化理论
中图法分类号 ＴＧ１ １８ １ ．
文献标识码
Ａ
文章编号 ０ １ —１ ６ （０ ６０ — ４ １ ６ ４ ２ ９ １２ ０ ）５ ０ ８ —０
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新型Ni_Cr_Co基高温合金长期时效后的相分析
文章编号:1000-7571(2003)02-0005-04新型Ni 2Cr 2Co 基高温合金长期时效后的相分析赵双群1,23,董建新1,刘仲青1,谢锡善1,卢翠芬3(11北京科技大学材料学院,北京 100083;21宁夏大学物理系,宁夏银川 750021;31钢铁研究总院相分析实验室,北京 100081)摘 要:采用物理化学相分析技术研究了一种新型Ni 2Cr 2Co 基高温合金长期时效后的析出相γ′(+η),M 23C 6,MC 和M 6C (+μ)的相组成,分析了时效温度和时效时间对析出相含量的影响,并用X 射线小角散射(SAXS )分析了γ′(+η)相在不同粒度间隔的质量分布。
关键词:Ni 2Cr 2Co 基高温合金;物理化学相分析;X 射线小角散射中图分类号:O65816 文献标识码:A收稿日期:2002-04-05作者简介:赵双群(1969-)男(汉族),河南南阳人,博士生。
为发展21世纪高热效率燃煤火力发电汽轮机机组,美国特殊金属公司设计了一种新型高强耐蚀Ni 2Cr 2Co 基高温合金,以满足3715MPa/700℃超超临界蒸汽参数过热器/再热器管材的需求,合金的组织稳定性成为合金使用过程中的关键因素。
物理化学相分析技术不仅可以完全分离出所有的析出相,而且可以准确定出析出相的组成,而合金元素在基体和析出相间的分配,将直接影响合金的耐蚀性能。
本文根据物理化学相分析的基本原理[1],参考其在高温合金和耐热钢中的应用[2,3],选用合适的分离制度,分析研究了该实验合金长期时效后的析出相γ′(+η),M 23C 6,MC 和M 6C (+μ)等的变化规律,并用X 射线小角散射技术(SAXS )测量了析出相γ′(+η)的粒度分布情况。
1 实验部分111 实验材料实验合金中成分的质量分数(%)为:C :01034,Fe :1102,Mn :0127,Si :0145,Cr :24131,Co :19163,Al :0175,Ti :1158,Nb :1183,Mo :0152,Zr :01017,Ta :01002,Ni 基。
高温合金的析出相行为
高温合金的析出相行为导言高温合金是一类特殊的合金材料，具有优异的耐热和耐腐蚀性能，广泛应用于航空航天、能源和石化等领域。
高温合金的析出相行为是其性能优劣的关键因素之一。
本文将从原理和应用两个方面探讨高温合金的析出相行为。
一、高温合金的析出相原理高温合金的析出相指的是在高温条件下，合金中的某些元素形成一定的晶体结构，从而提高合金的硬度和强度。
析出相的形成取决于合金中元素的浓度、温度和热处理过程等因素。
1. 化学成分高温合金通常包含铁、镍、钴等基础金属元素以及铝、钛、铌等合金元素。
不同元素之间的相互作用会导致析出相的不同形态和行为。
2. 温度效应温度是高温合金析出相行为的重要影响因素。
在高温条件下，合金中的元素会发生扩散，从而促进析出相的形成。
合理的温度控制可以获得理想的析出相结构。
3. 热处理合金的热处理过程对于析出相的形成和稳定性具有重要影响。
通常包括加热、保温和冷却等步骤，并根据所需的析出相结构进行合理的处理参数选择。
二、高温合金析出相的应用高温合金的析出相行为对于材料的性能和应用具有重要影响，其应用广泛涉及航空航天、能源和石化等各个领域。
1. 航空航天领域高温合金在航空发动机中的应用是其中的一个重要领域。
通过合理控制析出相的行为，可以提高发动机的耐高温热稳定性和耐热疲劳性能，从而提高发动机的工作效率和寿命。
2. 能源领域高温合金在燃气轮机、核能和化学工业等能源领域的应用也非常广泛。
通过调控析出相的行为，可以提高设备的耐高温性能和抗腐蚀性能，确保设备的长期稳定运行。
3. 石化领域在石油和化工等领域，高温合金也被用于制备催化剂和反应器等设备。
析出相的行为影响着催化剂的活性和稳定性，从而影响化学反应的效率和产物选择。
结论高温合金的析出相行为是影响其性能和应用的重要因素。
深入理解高温合金析出相的原理和应用，可以为合金的设计和制备提供重要的指导。
随着材料科学和工程技术的进步，高温合金的析出相行为研究将进一步推动材料性能的优化和应用的发展。
几种镍基高温合金再结晶问题的研究
从镍基高温合金再结晶问题出发，我们不得不先了解一下什么是再结晶。
再结晶是指在晶体固态材料中，晶体晶界边界和晶界内部再排列的过程。
在镍基高温合金中，再结晶问题一直备受关注。
本文将从深度和广度两个方面来探讨几种镍基高温合金再结晶问题的研究。
一、什么是镍基高温合金？我们需要了解什么是镍基高温合金。
镍基高温合金是一类耐高温、耐氧化、耐腐蚀的合金材料，通常由镍、铬、铝、钛、钼等元素组成。
它们被广泛应用于航空航天、石油化工、核能等领域，因其在高温高压环境中具有优异的性能而备受青睐。
二、镍基高温合金再结晶问题的研究现状在镍基高温合金的制备过程中，再结晶问题一直是一个比较棘手的难题。
再结晶会导致材料的晶粒尺寸变大，从而影响材料的力学性能和工作温度。
针对再结晶问题的研究一直备受关注。
目前，针对镍基高温合金再结晶问题的研究主要集中在以下几个方面：1. 传统的再结晶控制技术- 通过调整合金的化学成分和固溶度，来控制再结晶的发生和发展。
通过增加元素的固溶度，限制晶界的扩散，从而抑制再结晶的进行。
2. 先进的再结晶控制技术- 利用先进的热处理工艺，如快速凝固技术、激光冶金技术等，来控制材料的微观结构，降低再结晶的程度。
3. 具有形变能力的合金设计- 通过设计具有形变能力的合金材料，使其在变形过程中产生强化效应，从而抑制再结晶的进行。
以上是目前针对镍基高温合金再结晶问题的研究现状的简单介绍，下面我们将继续探讨几种镍基高温合金再结晶问题的研究。
三、具体再结晶问题的研究1. 晶粒长大与力学性能- 研究表明，晶粒的长大会导致材料的力学性能下降。
如何控制再结晶过程中晶粒的长大，是镍基高温合金再结晶问题研究的一个重要方向。
2. 晶界运动与再结晶- 晶界的运动对再结晶的进行起着至关重要的作用。
通过研究晶界的运动规律，可以为控制再结晶提供重要的理论支持。
3. 逆再结晶问题- 逆再结晶是指在合金固溶时发生的再结晶现象。
逆再结晶会对合金的组织和性能产生严重影响，因此需要进行深入研究。
镍基高温合金中η相研究
镍基高温合金中η相研究镍基高温合金被广泛应用于航空、航天、能源等领域，其性能的稳定性和耐高温特性使其成为关键的结构材料之一。
然而，镍基高温合金中的η相对其性能产生了一定影响，因此有必要对η相进行深入研究，以进一步优化合金的性能和应用。
η相是指镍基高温合金中析出的富有固溶元素的相，其特点包括高硬度、高强度和耐腐蚀性能。
然而，η相在高温下容易析出，会导致合金的塑性和韧性下降，从而影响合金的整体性能。
因此，研究如何控制和优化η相的析出行为对于提高合金的性能至关重要。
首先，在镍基高温合金的设计中应重视元素选择和配比。
对于η相的抑制，合金中一些元素的添加可以起到关键作用。
例如，添加钼（Mo）和钴（Co）可以抑制η相的析出，提高合金的耐腐蚀性和高温稳定性。
同时，合理的元素配比也能够降低η相的生成倾向，有利于合金的塑性和韧性。
其次，研究合金的热处理工艺对η相的析出有着重要影响。
通过精确控制合金的固溶温度和固溶时间，可以有效限制η相的析出。
此外，选择合适的固溶温度和固溶时间，能够使得η相在粗大晶粒边界上析出，从而不影响合金的整体性能。
通过优化热处理工艺，可以实现合金η相的精准控制，提高材料的综合性能。
最后，镍基高温合金中η相的研究也需要结合材料表征与性能测试。
采用适当的金相显微镜、扫描电子显微镜等实验手段，可以观察和分析η相的形貌和分布规律。
同时，通过拉伸、压缩等力学性能测试，可以评估η相对合金整体力学性能的影响。
结合表征与性能测试的结果，可以全面了解η相对合金性能的影响机制。
综上所述，镍基高温合金中η相的研究对于优化合金的性能具有重要的指导意义。
通过合金的设计、热处理工艺的优化以及表征与性能测试的综合研究，我们能够更好地理解和控制η相的生成行为，从而实现合金性能的最大化。
这将为航空、航天、能源等领域的高温结构材料的开发和应用提供重要的参考依据。
镍基高温合金中,析出相切过和绕过的临界尺寸
镍基高温合金中,析出相切过和绕过的临界尺寸镍基高温合金是一类在高温、腐蚀和应力应变条件下具有优异性能的合金材料，因此在航空航天、能源等领域得到广泛应用。
在镍基高温合金中，析出相是影响其性能的关键因素之一。
在析出相形成过程中，有一个重要的概念就是临界尺寸，这是一个关乎合金性能和稳定性的重要参数。
让我们来理解一下析出相在镍基高温合金中的作用。
镍基高温合金通常在高温下工作，而在高温下，合金中的固溶元素往往会析出形成弥散相。
这些析出相可以有效地阻碍位错的滑移和增材扩散，从而提高合金的强度和抗变形能力。
析出相还可以提高合金的高温抗氧化性能和耐腐蚀性能，使合金在高温高压的环境中表现出色。
我们来探讨一下析出相切过和绕过的临界尺寸。
在镍基高温合金中，析出相的形成过程是一个复杂的动力学过程。
当合金处于高温状态时，固溶元素会聚集并形成原子团簇，随着时间的推移，这些原子团簇会逐渐成长并最终形成稳定的析出相。
在此过程中，存在着一个临界尺寸的概念。
临界尺寸是指在形成过程中，原子团簇必须达到一定的尺寸才能继续成长，并最终形成稳定的析出相。
如果原子团簇的尺寸小于临界尺寸，它们很可能会因为热运动的影响而重新溶解，无法形成稳定的析出相。
在镍基高温合金中，析出相切过和绕过的临界尺寸对合金性能具有重要影响。
如果析出相的临界尺寸过大，那么在合金中形成稳定的析出相所需的时间就会变长，这可能会影响合金的生产效率。
另外，如果析出相的临界尺寸过小，那么原子团簇很容易就会超过临界尺寸形成稳定的析出相，这可能会导致析出相过度，从而影响合金的机械性能和耐腐蚀性能。
在实际生产中，为了控制析出相的临界尺寸，人们通常会通过合金化元素的添加、热处理工艺的优化等方式来调节合金的组织结构和析出相的形成过程。
通过合理地控制析出相的切过和绕过的临界尺寸，可以同时满足合金的强度、韧性、高温抗氧化性和耐腐蚀性等性能要求。
析出相在镍基高温合金中的切过和绕过的临界尺寸是影响合金性能与稳定性的重要因素。
高温合金材料中的析出行为及其对性能的影响
高温合金材料中的析出行为及其对性能的影响一、Introduction高温合金材料，是指在高温下能够较好地抗氧化、耐热腐蚀、抗热疲劳和抗量热应力的合金材料。
2019年，高温合金材料市场规模已经达到了1670亿美元，预计到2025年将达到2370亿美元。
其中，高温合金中的析出行为和其对性能的影响是高温合金技术的一个重要方向。
二、高温合金材料的析出行为高温合金材料中存在着大量的合金元素，其在高温下会形成不同类型的相，包括固溶相、析出相等。
析出行为，指的是合金元素从固溶相中析出，形成新的稳定的相。
常见的高温合金材料中的析出相包括γ’、γ’’和δ等。
1. γ’相γ’相是高温合金中最主要的析出相，由于其高度的稳定性和良好的高温性能，因而广泛应用于高温合金和铸造合金。
γ’相主要由铝、钼和钛等形成的Ni3(Al, Ti, Mo)组成。
这些合金元素的添加会提高合金的热强度、低温变形性能和热稳定性。
2. γ’’相γ’’相是一种由镍和铬等元素形成的Ni3(Al, Ti, Cr)相。
γ’’相在高温下是不稳定的，会转变为γ’相。
因此，γ’’相通常被认为是一种较短时间的相，但这并不妨碍它为高温合金提供独特的高温性能。
3. δ相δ相是一种由碳、硅、铌等形成的相，它通常伴随着剩余的铁、铬等元素一起出现。
δ相的形成能提高高温合金的强度和稳定性，但由于其在高温下的热稳定性较差，对高温合金性能的影响仍需进一步研究。
三、析出行为对高温合金性能的影响析出相在高温合金中的存在，决定了高温合金的性能和使用寿命。
析出相的类型、形态、含量和分布状态等都会影响高温合金的性能。
1. 提高合金的强度和稳定性γ’相在高温下具有极高的热稳定性，能够有效地抵抗热蠕变和高温变形。
γ’’相在高温下虽然不稳定，但其在短时间内的存在仍能为合金提供额外的强度和稳定性。
δ相则能够提高合金的硬度、强度和耐腐蚀性，但其在高温下的热稳定性有待进一步研究。
2. 影响合金的抗氧化和耐腐蚀性高温合金材料在高温下的主要失效是氧化和腐蚀，析出相在合金材料中的形态和分布状态会影响合金的抗氧化和耐腐蚀性。
高温合金中的析出相行为研究
高温合金中的析出相行为研究高温合金是一种能够在高温、高压、强腐蚀环境下稳定工作的材料，广泛应用于航空、航天、能源等领域。
在高温合金中，析出相是影响其性能的关键因素之一。
本文将从析出相的类型、形态以及形成机理等方面对高温合金中的析出相进行研究。
一、析出相的类型高温合金中的析出相可分为沿晶析出相和间晶析出相两类。
沿晶析出相指析出相位于晶界上，其形态为薄片状，多由硬质化元素组成，如M23C6、M6C、MC 等。
间晶析出相指析出相位于晶粒内部，通常为球形、棒形等几何形态，如γ′、γ″、γ‴等。
二、析出相的形态高温合金中的析出相形态多样，常见的有薄片状、球形、棒形等。
在同一高温合金中，不同温度下析出相的形态也有可能不同。
例如，在镍基高温合金中，当温度超过740℃时，MC和M23C6析出相从球形转变为棒状或板状。
三、析出相的形成机理高温合金中的析出相形成机理与元素的扩散、溶解度等因素密切相关。
根据析出相形态的不同，可分为沉淀析出、沉积析出、共晶析出等三种形成机理。
沉淀析出是指析出相的形成是通过在晶界或晶内形成高浓度的扩散区，然后在该区域中进行原子的统一沉淀而形成的。
沉渣析出通常是球形、棒形等几何形态，如γ′、γ″、γ‴等。
沉积析出是指析出相是在晶粒间已存在的极化物上沉积而形成的。
沉积析出的特点是成分相对单一，形态多样，如M2B、M3B2。
共晶析出是指析出相是在液相与固相共同存在的条件下形成的。
共晶析出的特点是有分明的共晶界面，如Ni3Si、Ni5Si2。
四、可能影响析出相形态的因素高温合金中析出相形态的形成受多种因素影响。
例如，温度、时效时间、元素的分布、晶粒形态等。
随着时效温度的升高，晶体内部的化学反应速度不断加快，析出相的数量和尺寸均会有所增加。
同时，不同元素之间的相互扩散也会对析出相形态产生影响。
在不同的晶粒形态中，极化物的分布也会不同。
五、结论研究高温合金中的析出相是理解其性能的重要途径之一。
本文就析出相的类型、形态以及形成机理等方面进行了较为详细的阐述。
镍基高温合金gh4738的凝固偏析和碳化物析出行为
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镍基高温合金中的拓扑密堆相的析出与防治
DOI：10.16660/ki.1674-098X.2004-5701-8576镍基高温合金中的拓扑密堆相的析出与防治张诗吟(北京工业大学固体微结构与性能研究所 北京 100022)摘 要：随着各国对航空发动机推重比的要求日益提升，为满足高推重比的需求发动机涡轮进口温度持续增加，相应的，发动机所用热端材料的高温力学性能也需满足更高的标准。
在650~1 000℃范围内具有良好的高温力学性能的镍基高温合金，在发动机材料中约占40%，足见镍基高温合金在航空航天领域中的特殊地位。
纵观镍基高温合金的发展史，良好的高温蠕变性能一直是研究者们追求的目标。
航空发动机在服役过程中的高温蠕变会导致高温零部件产生过大的塑性变形，特别是当进一步提升涡轮进气口温度时，合金的蠕变性能无法满足严苛服役环境的矛盾将更加突出。
例如，在高温环境下，温度只增加15℃，零件的蠕变寿命就会缩短一半。
因此，为不断提升镍基高温合金的高温性能，向合金中添加难熔元素（如Re、Cr、Mo、Ta和W等），特别是添加Re元素时，镍基高温合金的蠕变性能大幅提升。
但是，大量难熔元素加入镍基高温合金后，合金在服役过程中会大量析出拓扑密堆相，反而会危害合金的蠕变性能。
长久以来，抑制拓扑密堆相的形成都是提升镍基高温合金蠕变性能的重要研究方向。
关键词：镍基高温合金 拓扑密堆相 蠕变性能 析出中图分类号：TG132.3 文献标识码：A 文章编号：1674-098X(2020)07(c)-0100-04 Precipitation and Prevention of Topological Close-packed Phasesin Nickel-based SuperalloysZHANG Shiyin(Institute of Solid Microstructure and Properties，Beijing University of Technology，Beijing，100022 China) Abstract: With the increasing requirements for aero-engine thrust-to-weight ratios in various countries, the turbine inlet temperature of engines continues to increase in order to meet the demand for high thrust-to-weight ratios. Accordingly, the high-temperature mechanical properties of hot-end materials used in engines also need to meet higher standards. Nickel-based superalloys with good high-temperature mechanical properties in the range of 650-1 000℃ account for about 40% of engine materials, which shows the special status of nickel-based superalloys in the aerospace f ield. Throughout the development history of nickel-based superalloys, good high-temperature creep properties have been the goal pursued by researchers. The high temperature creep of the aero engine during service will cause excessive plastic deformation of high temperature parts, especially when the temperature of the turbine inlet is further increased, the contradiction of the alloy's creep performance cannot meet the harsh service environment will be more prominent . For example, in a high-temperature environment, if the temperature is increased by only 15°C, the creep life of the part will be shortened by half. Therefore, in order to continuously improve the high-temperature performance of nickel-based superalloys, the addition of refractory elements (such as Re, Cr, Mo, Ta and W, etc.) to the alloy, especially when adding the Re element, the creep performance of the nickel-based superalloy is greatly increased. However, when a large number of refractory elements are added to the nickel-based superalloy, a large number of topologically close-packed phases will precipitate out during the service of the alloy, which will harm the creep performance of the alloy. For a long time, the suppression of the formation of topological close-packed phases has been an important research direction to improve the creep properties of nickel-based superalloys.Key Words: Nickel-based superalloy；Topological close-packed phase；Creep properties；Precipitation拓扑密堆相是由大小不同的原子适当配合，得到全部或主要是四面体间隙的复杂结构。
INCONEL 617合金高温时效过程中的析出相
INCONEL 617合金高温时效过程中的析出相郭岩，周荣灿，侯淑芳，林琳，张红军（西安热工研究院有限公司，陕西省，西安市710032）Analysis of Precipitates in alloy 617Aged at High TemperatureGuo Yan, ZHOU Rong-can, HOU Shu-fang, LIN lin, Zhang Hong-jun (Xi’an Thermal Power Research Institute Co. Ltd., Xi’an 710032, Shaanxi Province, China)ABSTRACT:This work was focused on the study of theevolution of microstructure and the precipitates formed in the process of aging up to 10000 h at 760o C. The results indicated that the precipitates of the aged alloy were M23C6, M6C and γ′. The dispersed γ′particles were found to be precipitate in intragranular sites. M23C6and M6C carbides precipitated on grain boundaries and inside grain, the former of which was the main precipitate. During aging up to 10000 h, the precipitates inside grains remained basically stable. Precipitates at grain boundaries showed good stability during 3000 h aging then aggregated and distributed continuously after5000 h aging. At the same time, the quantity of M6C carbides increased substantially for the alloy aged for 5000 h. A maximum hardness value of 226HB for the alloy aged for 1000 h could be due a synergistic effect of intra-granular and grain boundary strengthening. A decrease of the hardness of the alloy aged at 5000 h is attributed to a decrease of grain boundary strengthening due to precipitation of M23C6continuously on grain boundaries. On the other hand, an obvious increase of M6C carbides, which is rich in Mo, resulted in a decrease of Mo solution strengthening, to great extent, leading to a decrease of the hardness of the alloy aged for 5000 h.KEY WORDS：INCONEL alloy 617; Aging; Precipitate；Hardness摘要：本文研究了INCONEL 617合金在760℃条件下时效10000 h过程中组织结构变化和析出相的种类。
不同热处理状态下镍基耐蚀合金析出相的定性定量分析
不同热处理状态下镍基耐蚀合金析出相的定性定量分析缪乐德;张毅;杨建强;张春霞;张忠铧;蓝闽波【摘要】镍基耐蚀钢的性能,在很大程度上取决于钢中各种相的数量、组成、大小、分布状况和合金元素在晶界的分配情况.镍基耐蚀钢经过等温热处理,通常会形成碳化物相、金属间相等析出相.这些析出相在合金中的形成将导致钢的脆化,显著降低钢的塑性、韧性和耐蚀性.为了对不同热处理条件下镍基耐蚀合金析出相做定性定量分析,实验在选择好合适的电解制度后,利用电解分离方法将析出相从基体中分离.通过扫描电镜(SEM)和X射线衍射(XRD)定性研究了提取后析出相的形貌以及结构特性的变化过程;并利用Rietveld全谱拟合法计算不同析出相的组成及含量,最后还讨论了析出相含量与材料耐蚀性能间的关系.实验结果表明900℃时效形成的析出相最多,且析出相的含量随时间的延长呈明显上升的趋势;腐蚀性能评价结果表明析出相的含量与平均腐蚀速率存在一定的正相关,即随着析出相含量的增加,材料的平均腐蚀速率也增加,耐蚀性能减弱.【期刊名称】《冶金分析》【年(卷),期】2015(035)001【总页数】7页(P6-12)【关键词】镍基耐蚀合金;金属间相;热处理;电解;定性定量分析【作者】缪乐德;张毅;杨建强;张春霞;张忠铧;蓝闽波【作者单位】上海市功能性材料化学重点实验室,分析测试中心,华东理工大学,上海200237;宝山钢铁集团中央研究院,上海201900;宝山钢铁集团中央研究院,上海201900;宝山钢铁集团中央研究院,上海201900;宝山钢铁集团中央研究院,上海201900;宝山钢铁集团中央研究院,上海201900;上海市功能性材料化学重点实验室,分析测试中心,华东理工大学,上海200237【正文语种】中文耐蚀合金(CRAs)因具有优良的综合性能、不需维护的特点，近年来在石油天然气工业中作为管道产品被广泛地运用于潮湿的CO2 /H2S的环境中[1-4]。
一种高Mo镍基高温合金碳化物析出及退化转变规律研究
一种高Mo镍基高温合金碳化物析出及退化转变规律研究代朋超;吴静;王资兴【摘要】试验研究了一种高Mo镍基高温合金在不同温度下晶界碳化物的析出情况.结果表明,在高于1 000℃保温处理1h,晶界上析出颗粒状碳化物,主要为富Mo、Ti的M6C型碳化物;当温度低于1 000C时,晶界析出棉絮状碳化物,主要为富Cr、Mo的M23C6型碳化物.另外,试验结果表明,在一定温度下保温处理,MC碳化物会退化转变为M6C,这主要与合金中Mo含量高有关.【期刊名称】《宝钢技术》【年(卷),期】2017(000)002【总页数】4页(P29-31,36)【关键词】镍基高温合金;Mo;碳化物【作者】代朋超;吴静;王资兴【作者单位】宝山钢铁股份有限公司,上海201900;宝钢特钢有限公司,上海200940;宝山钢铁股份有限公司,上海201900【正文语种】中文【中图分类】TG146.1+5在高温合金中,碳化物是一种最常见的析出相,它是C与Cr、Mo、W、Ti、Nb等碳化物形成元素结合而成。
常见的碳化物类型有四种:MC、M7C3、M6C和M23C6[1]。
一般来讲,碳化物在高温合金中的作用是很复杂的,它对于合金的强度和塑性有很大影响。
大块、条带状碳化物团聚析出对于合金塑性有不利影响,而一定尺寸、数量的碳化物在晶界析出,则对于持久性能和缺口敏感性有一定好处。
文献[2]指出,N80A合金中可以利用M7C3碳化物来控制合金组织晶粒。
当然,对不同的合金,碳化物的作用也不尽相同。
国外文献[3]指出,合金中Cr、Mo和W三种元素的占比不同,碳化物析出类型不同。
当wCr/(wCr+wMo+0.7wW)<0.72时,只有M6C型碳化物稳定存在;当wCr/(wCr+wMo+0.7wW)>0.82时,只有M23C6型碳化物稳定存在;当wCr/(wCr+wMo+0.7wW)介于0.72～0.82间,则这两种相都存在。
据相关报道,M6C型碳化物可以用来控制合金晶粒度。
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γ′相 、碳化物和 TCP 相是高温合金中的主要
收稿日期 : 2004207214 基金项目 : 国家十五科技攻关专项 (0050390B) · 作者简介 : 张小彬 (1979 - ) ,男 ,山东高唐人 ,东北大学博士研究生 ; 刘常升 (1963 - ) ,男 ,内蒙古奈曼旗人 ,东北大学教授 ,博士生
中图分类号 : V 25 文献标识码 : A
在现有的高温合金中 ,镍基高温合金使用最 为广泛[1] ,本合金成分复杂 ,固溶制度已经选为 1 120 ℃固溶 20 min + 水冷·高温合金的时效处 理 ,也称第二相沉淀处理 ,其目的是在合金基体中 析出一定数量和大小的强化相·镍基高温合金主 要以 γ′相强化[2～4 ] ·合金在时效过程之中 ,还会 析出碳化物 , TCP 相等[5 ]·其中 ,碳化物对合金的 强化作用也很不相同[6 ,7 ] ; 而 TCP 相 (拓扑密排 相) 的析出则会带来合金的强度 、韧性 、蠕变等性 能的 显 著 下 降 , 是 合 金 组 织 中 所 不 希 望 出 现 的[7 ,8 ]·本实验主要通过对固溶处理后的试样进 行不同的温度与时间的时效处理后研究合金在不 同长期时效制度下的 γ′相 、碳化物和 TCP 相的 析出规律·
子探针等测试手段进行了观察与分析·发现碳化物和 TCP 相的析出有着类似之处 ,都在 800 ℃时 效时比在更高温度时效容易析出 ,颗粒尺寸也大于 900 ℃时效时的尺寸 ;观察到析出碳化物种类 有 M23C6 型 、M7C3 型 ; TCP 相种类有 μ相 、σ相·通过测量 γ′相的平均半径得到其析出特性符合里 夫希茨·瓦格纳的第二相粒子成熟理论·相与组织的准确确定 ,为其后确定合金的拉伸与持久性能 提供了有力的分析基础· 关 键 词 : 高温合金 ;长期时效 ;碳化物 ; TCP 相 ;γ′相
导师 ; 杨洪才 (1936 - ) ,男 ,河北抚宁人 ,东北大学教授 ,博士生导师·
254
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
东北大学学报 (自然科学版) 第 26 卷
析出相 ,长期时效过程中它们在 γ相基体析出的 特性是不相同的· 2. 1 碳化物和 TCP 相析出特性
图 1 为合金在不同时效处理制度下的扫描电 镜组织照片·图中块状与颗粒状相为碳化物 ,针状 相则为 TCP 相·可以清楚地看出 :碳化物在晶内 和晶界上均有析出 ,并且晶界上的碳化物要生长 得更快更大·碳化物与 TCP 相的析出特性有着类 似之处 ,在 800 ℃时效时的长大速度也明显大于
1 实验方法
实验用料为高温合金板材 ,取自抚顺钢厂提 供的双真空感应炉冶炼 Φ250 mm 自耗锭 ,30 t 蒸 汽锤锻造成 70 cm ×180 cm 钢坯 ,轧制成 115 mm 厚的板材·合金成分 (质量分数/ %) 为 :C 01038 ,S 010012 , Si 0108 ,Mn 0102 ,Cr 19197 , W 9199 ,Mo 5112 ,Al 2118 , Ti 2119 (其余为镍) ,试样的固溶处
图 1 SEM 组织 Fig. 1 SEM image s
(a) —800 ℃×200 h ; (b) —800 ℃×1 000 h ; (c) —900 ℃×200 h ; (d) —900 ℃×1 000 h·
图 2 TCP 相的 TEM 图像 Fig. 2 TEM image s of TCP pha se
利用线切割方法切下大小适中的所需试样· 在由粗到细的砂纸上仔细磨光并抛光·利用腐蚀 液 : HCl (20 ml) + C2 H5O H (80 ml) + CuSO4 (4 g) 进行腐蚀 ,直至在光学显微镜下看到没有明显的 划痕 ,并且可以清晰地看到晶界与部分晶内析出 相 (长期时效试样) 为止 ,利用扫描电镜进行观察 、 电子探针分析并照相·
理制度为 1 120 ℃×20 min + 水冷 ;时效处理制度 则分别为 :800 ℃×100 h ,200 h ,500 h ,1 000 h和 900 ℃×100 h ,200 h ,500 h ,1 000 h· 1. 1 透射电镜观察
在试样上用线切割机分别截下 014～015 mm 厚的薄片 ,经人工减薄至 20～30μm 后 ,冲成 Φ3 mm 小圆片各 5 个 ,再在 M TP21 磁力驱动双喷电 解减薄器上最终减薄 , 电解液为 10 % HClO4 + 90 %C2 H5OH ,抛光电压 50～75 V ,电流 50 mA , 双喷时利用干冰将电解温度控制在 - 25～ - 30 ℃之内·利用透射电镜进行观察并照相 、确定晶体 结构· 1. 2 扫描电镜观察
张小彬 , 刘常升 , 吕俊英 , 杨洪才
(东北大学 材料与冶金学院 , 辽宁 沈阳 110004)
摘 要 : 为考察合金在高温长期时效过程中的组织变化情况 ,使合金分别在 800 ℃,900 ℃进
行了 100～1 000 h 的长期时效 ,并对由镍基基体上析出的第二相粒子利用扫描电镜 、透射电镜 、电
900 ℃时效时的长大速度·这种现象是由于它们 之间晶体结构的类似所造成的[9 ,10 ]·
利用电子探针对观察到的晶内碳化物与晶界 碳化物进行成分探测 ,由碳化物中碳元素与合金 元素的比例关系可以推断出碳化物的类型是 M23C6 ,M7C3 等·
通过透射电镜观察到的 GH4199 合金在不同 时效制度下的 TCP 相形貌及衍射斑点如图 2 所 示·
第26卷第4期 2005 年 4 月
东北大学学报 (自然科学版) Journal of Nort heastern University (Nat ural Science)
文章编号 : 100523026 (2005) 0420355204
Vol126 ,No. 4 Apr. 2 0 0 5
镍基高温合金长期时效 过程中第二相的析出
(a) —800 ℃×1 000 h ; (b) —图 2a 的衍射斑点 ; (c) —900 ℃×1 000 h ; (d) —图 2c 的衍射斑点·