一种含铼和碳的镍基单晶高温合金显微组织的研究

化。
图 １为制 备 的结 晶取 向偏 离 主轴 ６ 的 单 晶 合 。 金试 棒 的铸 态组 织 形 貌 。 图 １ ａ为试 棒 纵 截 面 上呈
树 干状 的一 次枝 晶形 貌 ， 平 均 一 次枝 晶臂 间 距 为 其 ２ ０ ｍ。图 １ ５１ ￣ ｂ为试棒 横 截面上 的枝 晶典 型形 貌 ， 二 次枝 晶臂 平 均 间距 为 １ ０￣ 枝 晶 间 区域存 在 ４ １ｐ ｍ； ％
状沉 淀 ， 并严重 降 低 合金 的性 能
。 因此 ， 们 多 人
采用 较为 复杂 的热 处 理 工 艺 来 降低 偏 析 ， 合 金 元 使 素最 大限 度 的均 匀 化 ， 小有 害组 织 的析 出 。 减
单 晶合 金发 展之 初去 除 了 ｃ， Ｂ和 Ｈ 等 晶界 强 ｆ
化元 素 ， 近期 的研 究表 明 ， 但 这些元 素具 有特 殊 的作
第 ３ ０卷 第 ６期
２１ ０ ０年 １ ２月
航
空
材
料
学
报
Ｖｏ ． ０，Ｎｏ ６ １３ ． Ｄｅ ｅ ｅ ２ ０ ｃ ｍｂ ｒ ０１
Ｊ ＯＵＲＮＡ Ｌ ＯＦ ＡＥＲ ＯＮＡＵ ＣＡＬ ＭＡ Ｅ ＡＬ ＴＩ Ｔ ＲＩ Ｓ
一
种 含铼 和碳 的镍 基 单 晶高 温 合 金显 微 组 织 的研 究
测定 试 棒 的 结 晶 取 向。 合 金 的 固 溶 处 理 制 度 ： １０ ℃／ １ １ ℃／ ＋１ ２ ／ ， Ｃ， ３ ０ ２ｈ４ ３ ０ ２ｈ － ３ ０【 ６ｈ Ａ 时效 热 ｃ ＝ 处理 制度 ： １９【／ ， Ｃ＋ ７ ℃／ ４ｈ Ａ 。 １４ ｃ ４ｈ Ａ ＝ ８ １ ２ ， Ｃ 采 用 光 学 显 微 镜 （ Ｍ ） 扫 描 电 子 显 微 镜 Ｏ 、 （ Ｅ 表 征 合 金 的组 织 形 貌 ， 用 扫 描 电镜 能 谱 Ｓ Ｍ） 利
而 ，ｅ Ｒ 及其 他难 熔 元 素 存 在 明显 的偏 析 倾 向 ， 期 长
服 役 状 态 下 会 析 出 有 害 组 织 ， Ｔ Ｐ相 、 Ｒ 和 胞 如 Ｃ ＳＺ
（Ｄ ） Ｅ Ｓ 评定 合金 元 素 偏 析 和 测 定 相 成 分 ； 用 Ｉ 利 ｍ．
ａｅｐｏＰｕ 软 件统计 ＾相 尺寸 ， ｇ －ｒ ｌｓ ｙ 利用 网格法 测定 共 晶含 量和 ＾ 相体 积分数 。 ｙ
分 数 和 尺 寸 都 小 于 枝 晶 间 区域 的 ， 体 积 分 数 和 尺 寸 分 别 为 ６ ％ ， ．２ ｍ 和 ６ ％ ，． １ 其 ｌ ０ ３１ ￣ ８ ０４ ｍ， 碳 化 物 的 形 貌 和 尺 而
寸 无 明 显 变 化 。合 金 经 １ ９ ℃／ Ｏ ｈ处 理 后 ， 晶 干 析 出 了 一 定 量 富 集 Ｒ ０ ５ ｌＯ 枝 ｅ和 ｗ 的 Ｔ Ｐ相 。 Ｃ
曹腊 梅 ， 李 相辉 ， 薛 明 ， 张 勇 ， 李 爱 兰
（ 京 航 空 材 料 研 究 院 先进 高 温 结 构 材 料 国 防 科 技 重 点 实 验 室 ， 京 １０ ９ ） 北 北 ０ ０ ５
摘 要 ：研 究 了 一 种 含 铼 和 碳 的 镍 基 单 晶高 温 合 金 的铸 态 和 热 处 理 态 的 显 微 组 织 。结 果 表 明 ： 金 铸 态 组 织 中 枝 晶 合 干 和 枝 晶 间 区 域 的 ＾相 呈 近 立方 状 ， 晶间 区域 析 出 了少 量 的共 晶相 和 ＭＣ型碳 化 物 ； 金 经 固溶 处 理 后 ， 晶 相 ｙ 枝 合 共 完 全 消 除 ， 微 偏 析 得 到 明 显 改 善 。 经 标 准 热 处 理 后 ， 晶 干 和枝 晶 间 的 ＾相 立 方 度 提 高 ， 晶 干 区域 相 的 体 积 显 枝 ｙ 枝
在 定 向凝 固设 备上 制备 出沿 ［ ０ ］ 向结 晶生 长 的 ０１方
￣５ ｂ ｍｍ ×１０ ｌ ６ ｍｍ 的 单 晶 试 棒 。 通 过 劳 厄 背 散 射 法
代单 晶合金 中通 过 添 加 了铼 （ ｅ 和 增 加 其 他 难 熔 Ｒ ） 元 素 的含 量 ， 著 地 提 高 了合 金 的 蠕 变 性 能 ’ 显 。 Ｒ ｅ主要 分布 于 ＾基 体 中， ｙ 形成 短 程有 序 的原 子 团 ， 这 种原 子 团能够有 效 阻 止位 错 运 动 ， 抑制 相 的 粗 化， 比传 统 的固溶 方 式 具 有更 好 的强 化 效 果 。然
２ 实 验 结 果
２ １ 合 金 铸 态 组 织 ．
用 。如 ｃ能够 净化 合 金熔 体 ， 高 合 金 的抗 腐 蚀 能 提 力， 减少 发 生再结 晶 的几 率 ， 以及 降 低 共 晶 、 孔 含 缩
量 和提 高 组 织 稳 定 性 。本 工 作 研 究 了含 铼 和 碳 的新 型镍 基单 晶高 温合 金 的铸 态 和热处 理 态 的组 织， 分析 了合 金 显 微 组 织 的 组 成 、 貌 和 数 量 的 变 形
～
５ 的 ／ 共 晶 相 。 图 １ ％ Ｃ为 枝 晶 间 区 域 白 色 析
１ 实验 材 料 与方 法
文 章 编 号 ：１ ０ —０ ３ ２ １ ） ６ ０ １ ＿ ０ ５ ５ ５ （０ ０ ０ —０ ｌ ５ ０
镍 基单 晶高温 合 金 具有 优 异 的综 合 性 能 ， 广 被
泛 用 于 制 造 先 进 航 空 发 动 机 涡 轮 叶 片 ¨ 。第 二 、 三
５ ７ １ Ｔ 一． ２ （ ． Ａ ． ａ０ ０ Ｃ 质量 分数／ ） ７ ％ 。采用 螺旋 选 晶法
关 键 词 ： 化 物 ； ； 微 组 织 ； Ｃ 碳 －相 显 ｙ Ｔ Ｐ相 ； 晶合 金 单
ＤＯＩ １ ． ９ ９ ｊ ｉｓ． ０ ５５ ５ ． ０１ ． ． ０ ：０ ３ ６ ／．ｓｎ １ ０ —０ ３ ２ ０ ６ ０ ３
中 图 分 类 号 ： Ｇ ３ ． Ｔ １２ ３
文献标码 ： Ａ