高温合金教材重点
高温合金方面的经典著作

高温合金方面的经典著作在高温合金领域,有一些经典的著作对该领域的发展和研究产生了重要影响。
以下是其中一些著名的著作:"High-Temperature Ordered Intermetallic Alloys"(高温有序金属间化合物合金):这本书是由Yoshihide Watanabe和Masaharu Yamaguchi等人合著的,于1991年出版。
该书系统地介绍了高温有序金属间化合物合金的研究进展、合金设计原则和性能特点。
"Superalloys: A Technical Guide"(超级合金:技术指南):这本书是由Eric S. Huron 和David N. Duhl等人合著的,于1984年出版。
该书详细介绍了超级合金的组成、制备、性能和应用领域,是该领域的经典参考书之一。
"High-Temperature Oxidation and Corrosion of Metals"(金属的高温氧化和腐蚀):这本书是由David John Young合著的,于2008年出版。
该书系统地介绍了金属在高温下的氧化和腐蚀行为,包括机理、影响因素和防护措施等内容。
"High-Temperature Corrosion and Materials Chemistry"(高温腐蚀和材料化学):这本书是由Inga A. Bergstrom和David G. Pettifor等人合著的,于2008年出版。
该书综合了高温腐蚀和材料化学的知识,探讨了高温环境下材料的腐蚀机理和材料设计原则。
这些经典著作在高温合金领域提供了重要的理论基础和实践指导,对于研究人员和工程师在高温环境下材料的选择、设计和应用具有重要的参考价值。
《中国航空材料手册(第2版)》第2卷.变形高温合金.铸造高温合金

《中国航空材料手册(第2版)》第2卷.变形高温合金.铸造高温合金
《中国航空材料手册(第2版)》是一部全面、系统地反映我国航空材料最新研制水平的综合性工具书。
该书的内容包括了各种航空材料(如金属、非金属、复合材料等)的性能、生产工艺、应用情况以及发展前景等方面的信息。
第2版在第1版的基础上进行了大量的更新和扩充,以更好地满足现代航空工业对材料性能和使用要求不断提高的需求。
其中,第2卷《变形高温合金·铸造高温合金》是该手册的重要组成部分之一,主要介绍了变形高温合金和铸造高温合金这两类重要的航空材料。
变形高温合金部分详细介绍了各种变形高温合金的牌号、化学成分、生产工艺、热处理制度、性能特点以及应用情况等方面的信息。
这些合金通常具有良好的高温强度、抗氧化性能和抗蠕变性能等特点,在航空发动机和燃气轮机等高温部件中有着广泛的应用。
铸造高温合金部分则重点介绍了各种铸造高温合金的牌号、化学成分、铸造工艺、热处理制度、性能特点以及应用情况等方面的信息。
这些合金通常具有优异的高温力学性能和抗氧化性能等特点,在航空发动机叶片和其他复杂形状的零部件中有着广泛的应用。
该手册的第2卷为航空材料的研究人员、设计人员和生产人员提供了重要的参考和指导,有助于推动我国航空工业的不断发展。
同时,对于从事其他领域高温材料研究的人员来说,该手册也具有一定的参
考价值。
《合金》 说课稿

《合金》说课稿尊敬的各位评委、老师:大家好!今天我说课的内容是《合金》。
下面我将从教材分析、学情分析、教学目标、教学重难点、教法与学法、教学过程、板书设计这几个方面来展开我的说课。
一、教材分析《合金》是人教版高中化学必修一第三章《金属及其化合物》中的重要内容。
教材在介绍了金属的性质之后,引入合金的概念,旨在让学生了解合金在生产生活中的广泛应用,以及合金与纯金属在性能上的差异。
通过对合金的学习,能够为后续学习金属材料的相关知识打下基础,同时也有助于培养学生的材料科学素养和创新意识。
教材首先通过日常生活中常见的合金制品,如不锈钢餐具、铝合金门窗等,引出合金的概念。
然后,通过实验和图表对比,详细阐述了合金与纯金属在物理性质上的差异,如硬度、熔点、导电性等。
最后,介绍了常见的合金,如铁合金、铜合金和铝合金等,以及它们的性能和用途。
二、学情分析在学习本节课之前,学生已经掌握了金属的一些基本性质,如金属的物理性质和化学性质。
但是,对于合金的概念和性能特点,学生可能了解较少。
此外,学生在初中阶段已经接触过一些常见的合金,如生铁和钢,但对于合金的形成原理和性能优势还缺乏深入的理解。
高中生具备一定的观察能力、思维能力和实验探究能力,但在分析问题和解决问题的能力上还有待提高。
因此,在教学过程中,要注重引导学生通过实验探究和对比分析,自主构建合金的知识体系,培养学生的科学探究精神和创新能力。
三、教学目标基于对教材和学情的分析,我制定了以下教学目标:1、知识与技能目标(1)了解合金的概念,知道常见合金的组成。
(2)理解合金与纯金属在性能上的差异,如硬度、熔点等。
(3)掌握合金的性能特点及其在生产生活中的应用。
2、过程与方法目标(1)通过实验探究和对比分析,培养学生的观察能力、实验操作能力和思维能力。
(2)通过小组讨论和交流,培养学生的合作学习能力和语言表达能力。
3、情感态度与价值观目标(1)感受化学与生活的密切联系,激发学生学习化学的兴趣。
高温合金概述

1.1 高温合金1.1.1 高温合金及其发展概况高温合金是指以铁、钴、镍为基体,能在600℃以上温度,一定应力条件下适应不同环境短时或长时使用的金属材料。
具有较高的高温强度、塑性,良好的抗氧化、抗热腐蚀性能,良好的热疲劳性能,断裂韧性,良好的组织稳定性和使用可靠性。
高温合金为单一奥氏体组织,在各种温度下具有良好的组织稳定性和使用的可靠性,基于上述性能特点,且高温合金的合金化程度很高,故在英美称之为超合金(Superalloy)。
高温合金于20世纪40年代问世,最初就是为满足喷气发动机对材料的耐高温和高强度要求而研制的,高温合金的发展与航空发动机的进步密切相关,1939年英国Mond镍公司首先研究出Nimonic75,随后又研究出Nimonic80合金,并在1942年成功用作涡轮气发动机的叶片材料,此后该公司又在合金中加入硼、锆、钴、钼等合金元素,相继开发成功Nimonic80A、Nimonic90等合金,形成Nimonic合金系列。
如今先进航空发动机中高温合金用量已超过50%。
此外,在航天、核工程、能源动力、交通运输、石油化工、冶金等领域得到广泛的应用。
高温合金在满足不同使用条件中得到发展,形成各种系列的合金,除传统的高温合金外,还开发出一批高温耐磨、高温耐蚀的合金。
高温合金是航空发动机、火箭发动机、燃气轮机等高温热端部件的不可代替的材料,由于其用途的重要性,对材料的质量控制与检测非常严格。
高温合金的基本用途仍旧是飞行器的燃气轮发动机的高温部分,它要占先进的发动机重量的50%以上。
然而,这些材料在高温下极好的性能已使其用途远远超出了这一行业。
除了航空部件之外,规定将这些合金用于舰船、工业、陆地发电站以及汽车用途的涡轮发动机上。
具体的发动机部件包括涡轮盘、叶片、压缩机轮、轴、燃烧室、后燃烧部件以及发动机螺栓。
除了燃气发动机行业之外,高温合金还被选择用于火箭发动机、宇宙、石油化工、能源生产、内燃烧发动机、金属成形(热加工工模具)、热处理设备、核电反应堆和煤转换装置。
高温合金牌号 国标

高温合金牌号国标摘要:1.高温合金概述2.高温合金牌号国标分类3.常见高温合金及其应用领域4.高温合金的选材原则与加工工艺5.我国高温合金产业的发展现状与展望正文:一、高温合金概述高温合金是指在高温环境下具有良好抗氧化性、热疲劳性、蠕变性等性能的金属材料。
高温合金通常由铁、镍、钴、钛等金属元素组成,并添加了铬、铝、钨、硼等合金元素。
高温合金广泛应用于航空航天、电力、石油化工、核工业等高温、高压、高氧化性环境下。
二、高温合金牌号国标分类根据我国国家标准GB/T 15000-2017《高温合金和耐热钢分类》,高温合金牌号分为以下几类:1.铁基高温合金:如GH系列、Fecralloy等;2.镍基高温合金:如IN718、IN738、IN939等;3.钴基高温合金:如CoCrAlY、CoNiCrAlY等;4.钛基高温合金:如Ti-6Al-4V、Ti-5Al-2.5Sn等;5.铜基高温合金:如Cu-Ni-Fe、Cu-Al等。
三、常见高温合金及其应用领域1.铁基高温合金:广泛应用于涡轮叶片、涡轮盘、热交换器、螺栓等部件;2.镍基高温合金:应用于涡轮叶片、涡轮盘、燃烧室、喷嘴等高温高压环境;3.钴基高温合金:主要应用于航空航天、核工业等领域的高温部件;4.钛基高温合金:应用于航空航天、化工、医疗等领域的耐磨、耐腐蚀部件;5.铜基高温合金:应用于导热、导电、耐磨等高温环境。
四、高温合金的选材原则与加工工艺1.选材原则:根据使用环境、力学性能、加工性能等方面进行选择;2.加工工艺:包括熔炼、铸造、锻造、焊接、热处理等。
加工过程中应注意控制晶粒度、组织形态、杂质含量等,以保证高温合金的性能。
五、我国高温合金产业的发展现状与展望1.发展现状:我国高温合金产业已具备一定的规模,产品种类日益丰富,部分产品达到国际先进水平;2.发展趋势:高端化、轻质化、环保化、智能化。
未来我国高温合金产业将加大对新材料、新技术的研发投入,提高产品质量,拓宽应用领域。
高温合金简述可修改全文

Co 的作用
固溶强化和增加γ'相数量,同时改善合金的塑形以及热加工性 能,并对合金组织稳定性有一定的提高。Co 在γ相中有较大的 固溶度,能够降低基体的层错能,使得合金的持久强度和抗蠕 变能力显著提高。
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Kakehi[6]发现镍基单晶高温合金在蠕变过程中表现出拉 压不对称性,但不同于屈服强度的不对称性,其不对称性被 归结为是否产生孪晶。[001]和[011]取向均可产生孪晶,因而 持久性能具有拉压不对称性,而[111]方向的持久过程只与位 错的运动有关,所以无此特征。单晶高温合金具有各向异性, 即蠕变性能与晶体取向密切相关。
[5] Jian Zhang. Effect of Ti and Ta on hot cracking susceptibility of directionally solidified Ni-based superalloy IN792. Scripta Materialia, 2003, 48(6): 677~681.
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3. 单晶高温合金
普通铸造多晶高温合金中和应力轴垂直的晶界是高温变 形的薄弱环节,裂纹极易在此萌生并成为裂纹扩展的通道。 如果晶界与应力主轴方向平行,高温下作用在晶界上的应力 将会最小,从而抑制裂纹形核增加蠕变持久寿命。在这种思 路下,逐渐研究出具有优异的中、高温蠕变持久强度和塑性, 而且具有优异热疲劳性能的单晶高温合金。
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在整个高温合金领域中,镍基高温合金占有重要的地位。与铁基和 钴基高温合金相比,镍基高温合金具有更高的高温强度和组织稳定性, 被广泛应用于航空发动机和工业燃气轮机的热端部件材料。在目前的先 进发动机上,镍基高温合金的使用量已占发动机总重量的一半以上[3]。
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镍基高温合金的可加工性取决于决定合金耐热强度的化 学元素。组成镍基合金基体成分之一的镍,并不影响可加工 性。
高温合金介绍

高温合金介绍
高温合金是一种能够在高温环境下保持稳定性能的金属材料,通常用于制造航空发动机、燃气轮机、化工设备等高温应用领域。
高温合金具有优异的耐高温蠕变、氧化腐蚀、热疲劳和机械性能,主要成分包括镍、钴、铁等元素。
此外,高温合金还可以通过添加其他元素来改善其性能,例如添加铝、钛等元素可以提高其强度和硬度,添加铌、钼等元素可以提高其耐热性能。
总之,高温合金是一种非常重要的材料,可以满足高温环境下的各种需求。
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材料腐蚀与防护-高温热腐蚀(7)

主要涉及的方面: (1)在化学工业中存在的高温过程. 如:生产氨水和石油化工等领域产生的氧化。 (2)在金属生产和加工过程中. 如:在热处理中碳氮共渗和盐浴处理易于产生增 碳、氮化损伤和熔融盐腐蚀。 (3)含有燃烧的各个过程. 如:柴油发动机、燃气轮机、焚烧炉等所产生的 复杂气氛高温氧化高温高压水蒸气氧化及熔融碱盐腐蚀。 (4)核反应堆运行过程中. (5)在航空航天领域。 如:宇宙飞船返回大气层过程中的高温氧化和高 温硫化腐蚀,以及航空发动机叶片受到的高温氧化和高温硫 化腐蚀。
例如:铜、镍等
3.立方规律 特点:低温氧化,薄的氧化膜 。
表示方式:
有人认为这可能与通过氧化物空间电荷区的金属离子的 输送过程有关。
例如: Cu(100-300℃)、镍(400 ℃ )等
4.对数与反对数规律 特点:许多金属在温度低于300-400℃氧化时,其 反应一开始很快.但随后就降到其氧化速度可以 忽略的程度。在氧化膜相当薄时才适用。 表示方式:
• 氧化速度参数的表征:
1)金属的消耗量 2)氧的消耗量 3)生成的氧化物量
重量法和容量法测定氧化动力学的典型试验装置
5.2
恒温氧化动力学规律
测定氧化过程的恒温氧化动力学曲线
影响氧化动力学规律的因素: *氧化温度;
*氧化时间;
*氧的压力;
*金属表面状况以及预处理条件(它决定了合
金的组织)。
• 同一金属在不同条件下,或同一条件下不同金属的氧化规 律往往是不同的。 • 金属氧化的动力学曲线大体上可分为: 直线、抛物线、立方、对数及反对数规律五类,如图所示:
3.2 氧化膜的生长方式:
在氧化膜的生长过程中,反应物质传输的形式有三种: a).金属离子单向向外扩散,在氧化膜-气体界面上 进行反应,如铜的氧化过程; b)氧单向向内扩散,在金属-氧化膜界面上进行反应, 如钛的氧化过程;
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合金元素 原子序数 族 原子量 主要化合价 晶格类型 合金性能 其它特点
镍Ni 28 VIII A 58.71 +2、+3、+4 FCC 近似银白色、硬而有延展性并具有铁磁性的金属元素,它能够高度磨光和抗腐蚀 能扩大奥氏体区域 钴Co 27 VIII A 58.933 +2、+3 HCP→FCC 熔点高、持久断裂曲线比较平缓。优异的抗热腐蚀性能和冷热疲劳性能,良好焊接性。 降低基体的堆垛层错能。钴加到镍基,降低Ti和Al的溶解度
铁Fe 26 VIII A 55.845 +2、+3 BCC→FCC→BCC 纯铁具有银白色金属光泽;有良好的延展性、导电、导热性能
加入钴基合金中,可扩大
奥氏体区
铬Cr 24 VI A 51.996 +2、+3 BCC 银白色金属,质极硬,耐腐蚀铬具有很高的耐腐蚀性,在空气中,即便是在赤热的状态下,氧化也很慢。不溶于水 Cr十分之一进入γ`相,还有少量碳化物,大部分溶于γ固溶体。C与活泼的难熔金属Ti、Ta、Hf、Nb生成MC化物。
钼Mo 42 VI B 95.94 +2、+4、+6 银白色金属,硬而坚韧。Mo明显增大Ni固溶体晶格常数,并使屈服强度明显在增大 由于Mo的加入,使合金形成大量的M6C碳化物,这些碳化物细小弥散。同时也进入γ`相,改变基体与γ`的晶格错配度。Mo还能细化奥氏体晶粒。
铌Nb 41 V B 92.906 +2、+3、+4、+5 灰白色金属。铌原子半径比铁、钼大。 Nb主要溶于γ`相,在γ相通常只占加入量的10%左右。Nb还能降低γ固溶体的平均晶粒尺寸,但过多的Nb会引起Laves相的析出
钽Ta 73 V B 180.947 钽的质地十分坚硬,钽富有延展性,可以拉成细丝式制薄箔。其热膨胀系数很小。钽有非常出色的化学性质,具有极高的抗腐蚀性 钽在镍基高温合金中约80%进入γ`相,增强γ`相的效果,,约10%至15%形成富Ta的碳化物,只有5%至10%左右进入γ相。Ta也降低γ固溶体的堆垛层错能。
钨W 74 VI B 183.84 +2、+3、+4、+5 钢灰色或银白色,硬度高,熔点高,常温下不受空气侵蚀 明显降低γ基体层错能,层错能降低有效的改善高温合金的蠕变性能。进入γ`相改变γ`和γ的晶格常数及错配度
铼Re 75 VII B 186.207 +3、+4、+6、+7 六角密集 外表与铂同,纯铼质软,有良好的机械性能
铼原子进入γ固溶体,降低其他合金元素的扩散速率,阻止γ`相长大,细化γ`相尺寸,而且提高γ∕γ`错配度。但进入TCP相对组织不利,加入过多偏析严重。
钒V 23 V B 50.941 BCC 有延展性,质坚硬,无磁性。具有耐盐酸和硫酸的本领。 主要分布在γ奥氏体约占70%至80%,其次分布γ`相约占14%至29%,在微量相分布很少,仅占2%至6%。钒对合金晶粒有细化作用。 钌Ru 44 VIII 101.07 硬质的白色金属、化学性质主要溶于γ相中,使合金很稳定。 具有较大的负错配度,增加了单晶合金形成筏排组织的倾向。
注意: 1、M和Mo是非常有效的固溶强化元素,W在γ和γ`相各占一半,W既强化γ也强化γ`相,而Mo主要溶解于γ相,对固溶强化起主要作用。 2、Nb和Ta主要溶解于γ`相,对固溶强化也起主要作用。 3、Re原子在γ基体中易形成短程有序原子团,阻碍位错运动。 4、V对变形镍基高温合金的热加工塑性有明显提高,少量V使铁基高温合金消除缺口敏感性。 5、Ru是一种有效的固溶强化元素,可抑制TCP相,明显改善高温蠕变强度。
第四章 合金高温的沉淀强化及合金元素的作用 4.1 沉淀强化机理 4.1.1共格应变强化机制 1.晶格常数相差越大(即点阵错配度)愈大,γ'相周围应力场越强,造成的效果越显著。 γγγ']/aa-[aε
2.凡是能够提高γ'相晶格常数的合金元素:如Nb、Ti和Ta等,都增加γ'相周围的宫格相变,起显著强化作用。凡是大部分能进入γ奥氏体的合金元素:如Mo、Fe和Cr等固溶强化元素,都能提高γ奥氏体的晶格常数,从而降低γ和γ'相的共格应变。γ''相为体心立方结构,晶格常数更大。造成γ/γ'及γ/γ''相点阵错配度大大增加。 3.错配度太大的合金,在高温下γ'相变得很不稳定,容易聚焦长大,而松弛弹性应力。Γ错配度小的合金,γ'相在高温稳定,因而对抗蠕变性能特别有利,通常表现为错配度越小,高温抗蠕变性能越好。 4.1.2 Orowan绕过机制 在高温合金γ奥氏体基体内弥散分布的沉淀相颗粒,当这些颗粒比基体硬,强度比基体高,颗粒间距较大或者是与基体没有共格关系的外加弥散质点时,运动位错不能切割这些质点,而只能通过绕过方式越过这些障碍。 4.1.3位错切割有序颗粒机制 当高温合金γ基体中沉淀相硬度较硬,强度不高,且与基体γ共格,具有公共的滑移面。且博格斯矢量相差很少或者基体中的全位错是沉淀相的半位错时,运动位错以切割γ'相形式越过障碍。 位错切割γ'相的所有理论,都与有序相γ'相反相筹界能有关,通常是反相筹界(APB)能高者合金的屈服强度高。 4.1.4 位错攀移机制 当施加应力较低时,不足以开动位错切割机制或者Orowan绕过机制时,蠕变变形只能借助于位错以热激活攀移方式越过强化粒子。沉淀相颗粒越大,间距越小,稳态蠕变速率越低,强化效果越好。 在高应力条件下,n=8.3~9.8,位错以Orowan绕过机制通过γ'相沉淀,并在γ'沉淀质点周围下留下位错环,而在低应力条件下,n=4.1~4.9,位错以攀移方式通过γ'相颗粒。 4.1.5 沉淀强化机理的实际应用 1 沉淀强化相的数量是高温合金强化的根本保证 室温下的屈服强度均随合金中的γ'相总量的增加而提高。同样,高温合金的持久强度也随γ'相的体积分数增加而增大。通常γ'相的体积分数随合金中的Al+Ti的含量而增加。Al+Ti之和对高温持久强度起绝对性作用。 2 沉淀强化相尺寸与间距在高温合金强化中具有重要的作用 3 有序沉淀相的反相筹界能对位错切割机制起关键作用 4 高温合金的碳化物强化 VC主要弥散分布于γ奥氏体,尺寸约几个nm,呈球形分布,尺寸很小的VC颗粒与γ'基体甚至存在部分共格关系,错配度较小。 5 弥散强化 用粉末冶金的方法把惰性的氧化物质点加入到金属或者合金中,使其在0.7Tm(熔点绝对温度)至熔点的温度范围内产生强化,这种机理叫做弥散强化。 4.2 合金元素的作用
4.2.1 铝 铝是形成γ'-Ni3Al相的基本组成元素,加入高温合金中的Al,约有20%进入γ固溶体,起固溶强化作用,而80%的Al,与Ni形成Ni3Al,进行沉淀强化。其次Al的加入改变γ'相中各元素的溶解度,随着Al含量增加,Al和Ni进入γ'相的数量增多(也影响其它合金元素如Ti、W、Mo、Fe等进入γ'相的数量增多)。进一步增加γ'的数量。通常还增加反相筹界能,使切割机制的强化效果增强。第三,Al含量增加,改变了γ'和γ的相之间的错配度。随着Al的增加,蠕变断裂时间增加,在某个值达到峰值,当超过峰值时,蠕变断裂时间下降,其主要原因是合金析出了大块laves相和NiAl相,使裂纹易于形成与扩展。
4.2.2 钛 钛元素加入镍基和铁基高温合金中,约10%进入γ固溶体,起一定固溶强化作用。约90%进入γ'相,钛原子可以代替γ'-Ni3Al相中的Al原子,而形成Ni3(Al,Ti)。在一定铝含量条件下,随着Ti含量增加,γ'相数量增加,引起合金室温和高温强调增加。γ'相中存在的Ti原子明显提高反相筹界能,Ti/Al之比增加,γ'相的反相筹界能提高。反相筹界能提高可强化切割机制引起的强化效应。但Ti/Al之比过高使γ和γ'晶格常数差别太大,将加速γ'相长大,使γ'相在热力学上不稳定,有向η-Ni3Al转变的倾向。
4.2.3 Al+Ti之和和Ti/Al之比的影响 铁、镍基高温合金中γ'相的数量通常随Al+Ti之和增加而增加。但Ti/Al比对γ'相数量影响不太大。Ti/Al之比提高,明显增加反相筹界能。Al+Ti含量的增加还影响γ'相的尺寸,γ'相的大小随着Al+Ti含量的增加而减少,但Ti/Al比基本不影响γ'的尺寸。同时Al+Ti之和和Ti/Al之比还明显影响γ'相和γ相的点阵错配度。γ'相的点阵常数随合金Ti含量及Ti/Al比成正比增加。而γ奥氏体的点阵常数随Ti/Al比的增加而减少,随Al+Ti的增大而增大。γ'与γ相的错配度随Al+Ti的增加直线增加,而当Al+Ti一定时,错配度随Ti/Al的增加而降低。
4.2.4 铌 铌在γ'相中约占90%,主要进入γ'相,形成Ni3(Al,Ti,Nb),使γ'相数量增多,γ'相反相筹界能增大,γ'相颗粒尺寸增大,有序度增加,从而引起γ'相的沉淀强化作用增强。由于铌原子占据了γ'相中的Al和Ti原子的位置,被Nb原子代替的Al和Ti原子在此形成新的γ'相,同时,在集体中Nb还降低Al和Ti的溶解度,从而造成γ'相的数量明显增加。
4.2.5 钽 钽也是主要强化γ'相,90%进入γ'相。钽进入γ'相,提高其数量和溶解温度,改变其组成,从而提高γ'相反相筹界能,相应提高合金的强度和抗蠕变性能。钽提高合金的组织稳定性,溶于γ'相的Ta原子一直γ'相的聚集、长大和溶解。溶于γ'相基体中的Ta原子,可以组织TCP相析出。
4.2.6 铪 Hf原子主要直接溶解在γ'相中,使γ'相得成分变为Ni3(Al,Ti,Hf)。Ni3Al中可以溶解7at%的Hf。Hf有90%进入γ'相含(γ'+γ共晶)。进入γ'相相的Hf原子,改变γ'相的化学成分,提高γ'相反相筹界能,有利于提高位错以切割机制通过γ'相合金的强度。由于γ'相中含有Hf,因Hf原子半径较大,而增加γ-γ'点阵错配度。Hf还改变γ'相的形态,由立法形变为树枝形。同时增加晶界块状γ'数量。Hf原子还进入MC碳化物,改变碳化物的形态,由长条状和骨架变为块状。融入固溶体的Hf,向晶界骗局,可以强化晶界。
4.2.7 多种元素综合进行沉淀强化 高温合金中的γ'相可溶解许多合金元素,其中Co可以置换镍,Ti、Nb、Ta、Hf、V可置换Al,而Fe、Cr既可置换镍,也可置换Al。Al、Ti、Nb、Ta、Hf、V优先进入γ'相强化γ'相,而Co、Cr、Mo优先进入γ基体,强化γ固溶体。而W既可进入γ'相又可γ基体,两方各占50%左右,都产生强化效果。
结语 1 铁、镍基高温合金沉淀强化的实质是沉淀强化相阻碍位错运动。运动位错以共格应变长、Orowan和切割机制以及攀移方式与沉淀颗粒进行交互作用,提高高温合金的强度和高温蠕变能力。 2 铝是形成γ'-Ni3Al相的基本组成元素,加入高温合金中的Al,约有20%进入γ固溶体,80%左右形成γ'相。在一定范围内,随着Al含量的增加,γ'相数量增多,强化效果愈好。