ta对低cr高w铸造镍基高温合金显微组织的影响

《ta对低cr高w铸造镍基高温合金显微组织的影响》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、万方数据第34卷2005年第2期2月稀有金属材料与工程RAREMETALMATERIALSANDENGINEERINGV-01．34．No．2Febmary2005Ta对低Cr高W铸造镍基合金显微组织的影响郑亮1，谷臣清1，张国庆2(1．西安理工大学，陕西西安710048)(2．北京航空材料研究院，北京100095)摘要：用金相显微镜、定量金相、扫描电镜(SEM)、能谱分析(EDx)及x射线衍射(xRD)研究了0％，4％，6％Ta(质量分数)3种成分的低Cr高w铸造镍基高温合金铸态及热暴露后的显微组织，结果表明：Ta是强^纪碳化物形成元素，它形成旭

2、碳化物的倾向低于Nb、高于Ti，当合金中Ta的原子百分含量超过Nb3倍时，Ta在朋C碳化物中的原子百分含量超过Nb。Ta是强r’形成元素，它促进共晶r’的形成，在合金成分中以等量原子百分含量的Ta代替Al不会改变合金的共晶y’数量。在高w铸造高温合金中^磊c是比朋c更加稳定的碳化物，Ta的加入不能抑制l100℃，500h长时热暴露后朋C完全转变为粒状或片状坛c。脚分解时释放的碳还促使口(WMo)+C一^磊C反应。对Ni—1．5cr．10Co．16W．2Mo．5A1．1Ti—lNb基础成分合金，其最佳的含Ta量为4％(质量分数)，而且含碳量应低于O．

3、07％(质量分数)。关键词：镍基高温合金；钽；Mc碳化物；M6C碳化物；盯(W，Mo)相；显微组织中图法分类号：TG132．3；TG113文献标识码：A文章编号：l002．185x(2005)02一0194．05高温合金是制造燃气涡轮发动机的关键材料，随着使用条件的日趋苛刻，不断提高此类合金的承温能力、高温下抗氧化、抗腐蚀能力是主要的研究目标。对于提高承温能力，其主要合金化途径是把高温强化能力较低的Cr降低到2％~4％(质量分数)，同时尽可能把难熔元素w，Mo，Ta，Re总量提高到20％(质量分数)以上【1]。cr是对合金高温下抗氧化能力有益的元素

4、，合金中Cr含量的大幅下降势必导致合金抗氧化能力的降低，尽管目前涂层技术已经有了很大的发展，但仍然要求基体合金在保证高温强度的同时还要具有一定的高温抗氧化能力。Ta被认为是1种对高温合金高温强度和抗氧化、抗热腐蚀能力有益的元素，早在上世纪60年代，美国就首先在B．1900合金中加入4％Ta(质量分数，下同)，显著提高了合金的高温抗热腐蚀能力并且稳定了合金组织【2J，接着研制出了含Ta量为8％～9％的TAz8A和TRw-NAsAⅥA铸造高温合金【3J。近年来，第3代定向和单晶高温合金为了能获得高性能，都含有4％～12％的Ta，可见Ta是当今高温合金中

5、的1种重要元素，有关它的作用有许多报导【4，5]。这些研究工作大多涉及Ta在某些方面的作用，系统的研究工作较少，本项目则研究了不同含Ta量对低Cr高w合金显微组织、力学性能和抗氧化性能的影响。本研究考察了Ta对合金显微组织的影响。1试验材料及方法试验用材料是3炉真空感应熔炼的低cr高w铸造镍基高温合金，每炉母合金锭重5蝇，合金分析成分如表1所示。其中合金1为基础成分，合金2是以4％Ta代替合金l中1％的Al，合金3是在合金2的基础上再增加2％的Ta，以考察Ta的作用。3炉母合金经真空重熔铸成多晶成形试棒，所有分析试样均取自成形试棒。为考察Ta对合金

6、高温组织稳定性的影响，对3种合金分别进行1100℃，500h的热暴露试验。对合金铸态及热暴露后的试样进行光学金相、定量金相、扫描电镜、能谱分析和x射线衍射试验，以便确定Ta在合金中的分布状态以及对相析出的影响，进而确定合金的合适含Ta量。2试验结果2．1铸态组织3种合金的铸态显微组织如图1金相照片所示。从图l可以看出，合金的铸态组织中，在r基体上分收到初稿日期：2003．05．30；收到修改稿日期：2003．07．22作者简介：郑亮，男，1979年生，硕士研究生，西安理工大学材料科学与工程学院，陕西西安710048，电话010．62452091，E

7、—mail：Zheng-liang@tom．com(现工作单位：北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)万方数据2期郑亮等：Ta对低Cr高w铸造镍基高温合金显微组织的影响·195·布有弥散强化相r’，在枝晶间区域分布有骨架状肷碳化物(B区)和白块状共晶r’口区)。合金3与合金1和合金2的明显不同之处是，合金3的共晶r’内部分布有条状和块状相(C区)(图1c)，用10％HCl一90％甲醇溶液对合金3电解萃取粉末作x射线衍射分析(见图2)，结果证明所存在相除脚和眠C碳化物以外还含有口(W，Mo)相。表1试验合金的成分7I'able1Com

8、positioⅡsoftestingallOysNote：a—Massfraction，％；b—Atomicfractio