高溫合金成分的設(shè)計

小組成員：瑪合巴麗、李松松、李新颸、彭景雅、魏夢螢高溫合金的成分設(shè)計Compositiondesignofhightemperaturealloysg錄CONTENTSI01I局溫合金的U定誦能[q3I局溫臺金的u性能要求0類囍s成分設(shè)計PariOne高溫合金的定義和性能高溫合金的定義以Ni（i4sor）、co（im）.ifoQem:）等髙:熔點金厲為基體，加入其它元U誡鼸麵oxm±紐、飲X雑M件下適應(yīng)不同環(huán)境刪賊咖關(guān)金厲材軋高E合鈿性能特點?具有較髙的髙溫強度、塑性：?良好的抗靴、賊龍性能：?良好的熱疲勞性能和斷裂韌性t?良好隨鋤姚械用可ft性，PartTwo高溫合金的分類和特點離溫餘的分類V?'Jripr.-v.'.■rrrt-i,,.n-.-ii,i亮WHSOJ虹藝（可熱3?B8餘、髄雕統(tǒng)粉織週餘，，可分為瞄絕期醋趣高溫合^UE??按強化方式,可分為固溶強化髙溫合金、時53強化萵溫合鋼應(yīng)_七85溫臺金。按主要用途又可分為板材合金'棒材合金和盤材合金、PartThree高溫合金的性能要求El離溫合金的性能要求萵溫臺金工作?00^1200Xf

S溫性能要求:高溫下的力觀蠕變持久釀熱鯨松弛高溫下的抗腐蝕性能-提離瞞It獻(xiàn)、Sift蹴、—，可采用在合金中加入其它元素,或在合金表面涂層的方法#如在合金醐輒滲硅儀，鉻硅共滲,陶瓷涂深M七高溫合金的成分設(shè)計離溫合金的成分設(shè)計提局局S注能的途徑和方法工藝強化固溶酬沉淀強化晶界酬碳化物和氧化物強化定向凝固粉末糙醐固結(jié)構(gòu)強化上：醐離動，醐雛用.B潘9化t細(xì)原子尺綱Ko,W、MoT弓|域魅fl的)WK；w,Mowmn能，從醮m?ang&■界a化因為BfiS#細(xì)t,會側(cè)利曬醐棚飾降亂醐大尚崛蹴為了提商amofiKr通*鎌網(wǎng)獅，加胭?、z_±洗酬湖醐^^在拗加AOTW^?J?O齙，JnThO2.Y2O3.A2O3等，布，趣胤_和阻賄用，-too咖200TIMEt[h]4?刪STRAIM鉆基商ill合金在相冋的加載條件下的矯變應(yīng)變率1

j時間的修正曲線:(I)900*c,(b)locorQijZ^■■rri*-ifCoTaCoNb二離溫合金的成分設(shè)計8甚離溫合金:卿Ta元素酮醐甚離溫合繼性能的影響SupcraUoyCiNiWCNbTaSiMnFeCoCoNb30.510.8&.0O.fi52.4H0,390.230.2KBal.CoTa29+323.07,00.602J01.00.224.9_1411(rlfl'101fIT*1AlS^2SrJJwWH2zlwls高湮臺金的成分設(shè)計CoNbgg合金中的爆變揭傷發(fā)O1斷羿:a）局部淚互作田院變損傷『（b）主要窩紋形成（拉伸軸是水平的扣（d）SEM顯微照片,顯示酣S剛瞅?間斯裂模式的斷娜1jJlOOODCW40MPa卜撰變DCoTa高溫合金的探變腳強__1（a）相鄰的梨縫M23C6M2間的局g曬作用，⑻主辦Hc）吊終_隴裂縫rffl（d）顯示穿裂模式的SE瞄微照片.在1000WOMPa下棘。h：jp-'I-■fTI’-■!：TEViViCBackscatleredseamingelectronmicrographsofthey(f.c.c.)plusY'fL^)microstruclLireinallalloysagedat1000°Clor256h.Backscatteredscanningelectronmicrographsofgrainboundariesmeetingattriplepointsin2W,呱

6Walloysafter256hofagingat900and10000卵；PI\乂-wv.rr'■El高湮臺金的成分設(shè)計鎢濃度對Co-10Ni-6AI-(0,2AS)W-6Ti(at%)鈷基髙溫合金組織的影響Co-10Ni-6AI-xW-6Tiat%鉆基高溫合金00006OOOl實驗臺金的昔觸怕貓電子顯微說照片,時效熱處理溫度為9008tw750(@12h/600fl；lOOOh,Q\vj|ijr、:

v,rrf-■!：El高湮臺金的成分設(shè)計鎳基高溫臺金：IN718合金(臺鈕節(jié)刺□結(jié)［-tcp相雜卜個確恣、一個現(xiàn)連和熱等靜壓態(tài)對比MaterialinthestudywaspolycrystallinenickelbasedsuperaHoyInconel718withanormalcompositionof(wt%)0.05C,19.0Crt53JNL3.0Mo,5.0(Nb+Ta),0.5AI,0.9T,andrestFe祐態(tài)（鑄態(tài)）合金的SE_片:⑷技尉聯(lián)造孔，（b）（a）的示銅』（c）枝副司桁形_!，捫（d）LavesOt擗。HIPed（濤飾觫新壓態(tài)）島溫合金中MC別機的SEMEDS元^映射：（a）Cr?（b）Ta,（c）Nb（⑷Mo,⑷砌⑴C.L.Tl*-.1IT:,1-'■■Pi*;..B,.離溫臺金的成分設(shè)計鎳基高溫合金:K417臺金加入兀素Ni3.55COD.5CrQ.2AI0.75丫T.ible1DesignatedcompositionofK417superslloywiththreedifTcTentadditionQlY,AiJoyLomposmono<elements[tnwlxjNicCrCoMoAlTiVBZrYvonhl0.16gIS335.549080020.070b^lais915335.54■分O002CL070.1TO5Iwi0J69瞧今3.31543OJB0020.070L50%0.1%0.5%Yttriumadditionwt%不閆員空境卜,合金中N含挪Y兀柰含呈的變化Y的加入顯看降低了K417^'S臺金中的。含S；2?真空韻牛下f醸Y的加入r

N的濃度醐撇雜的帚減少。在高真空中t

_棘醸Y的増加r呈現(xiàn)出相S溫醐賬趨勢；YMjjssi果促進(jìn)了脫氮過程:■IHWFS*^sp^lT卜-!：:El高湮臺金的成分設(shè)計丫00、YOtY05在不同真空度環(huán)境出現(xiàn)四種不含Y元素的相，力湘（fee），Y很觥讎共晶相。當(dāng)在合金中加入0+1%和0.5%Y（Y01和Y05）時,出現(xiàn)了一^斤的幾微米大小舶色對比相f分布越晶相附近,形態(tài)呈光滑醐或紙在不同真空度下添加呂種Y的樣品的微現(xiàn)鍋.(a)YOO.IOOPa;(b)￥01JOOPa;{c)Y05(100Pa;(d)Y00.1Pa;(e)Y01t1Pa;(f)YO5JPa;(g)Y00.0.035Pa;(h)Y01,0.035Pa;(i)Y05.0.035P2UQ高湮臺金的成分設(shè)計鎳基鬲溫合金：踩元素在鎳基高溫臺金中的界面位錯網(wǎng)絡(luò)中的分布Nominalcomposition(inwt%|ofthesecond-generationsinglecrystallinesuperaltoyis6.0AI,6,9Cr，8JC0,1■仙，6.7Ta,5.5W,2.9Refandbal.Ni.ft*conltnf01dlsbciC咖Ni基甲畕高溫合金的初始姍躺。(a,b)D側(cè)卜確術(shù)W品的典型側(cè)啦極(c)由EDS獲得的(a)中曲翻衡形表示的區(qū)域的元^布圏.((1)由虛_^的0)中―刪醋敝的放大圖像(左)叩D?舖臘職(樸充電影1)的相應(yīng)況莓腳3(右)，其顯示錯位網(wǎng)培正好W在相軋查看方向是｛00兒在喘?個界面儆服的R湖劇辨.界面位措核心的平均ReASa示在間躺佑上角.y袖是觀察到的核心頻率，Re濃度范圍觸xwt%至2x+2wt%(x=5,67…21))._,如樂定釣析50個位錯核，則存在10個祖錯核，旦中Re濃度為約12-14W1%、然后觀察到的頻率為20%、離溫臺金的成分設(shè)計1150P1120WOa酗二￡_9701奶1980I9K51990I剛2W02⑽20102Q16Year?1st*2nd*3rd>4tho?th?6[liTM^238-PWA14S1JUirLLrffylu^Jmneb;idIsdsii<￡uperdc^wl.'：?■'?二■■L:.||山HiaQHowliuhi:in晰_刪卿BlUUaiao10to郎燦1MSfi551J11XIin知1U眶瞻raBl，151.1IOIyIJ-?■Hl_10秘凹3Daitf紅阽⑽4BiMU91■n65U站SjC$2站1i7AG5加W■QJflOIKUID42u5T-T2M*0坂(MSmeu抽Iflyft；卽iB0腳醐賺偏hiU杜y■SJ-flltf助陶咿uIU10U-K2!J3iQISfUC<E叫]DuHi1fi3W拉1J0USASD&3U爾omuik油TMtlU鼷JJujj訪inABK_&hUue1.1誠i97￡51QllfOIK數(shù)代提基離溫合金發(fā)展歷程卽成分設(shè)計￡元廉鼠MC.MliCi,

MtC陳I_MKi鉍紂ft飾Hh5<;Mechanic^艦叩il]IphccipiEdliurksheii^dieriIl?UdsohtioastrcnglhcnIII：^lainbiiujidau^aren^ilieii!:(KiikiltonloislruiL'c電)1wigicrmsuhihly複基單晶離雜成分發(fā)展的贓③晶界靴瀛B、ZrHf等僻去除轉(zhuǎn)為鵬使用;②難熔元素的總超欄加；③C啲含雖少；（該遞增加億_成剛向性）:鵬晶鬲溫餘成分發(fā)展的嬖點③V相形成元素如AI和Ta的含星比侈釀萵f使其解汾數(shù)達(dá)到＜0%;③臺金成分的選擇應(yīng)保證較小艸誦踱,以獲得最小的界面能防止yff］粗化;①（持別惠1鎢、鉭、鋁和II,現(xiàn)是高這變強度^甫重要.?飽不自呔高,因為它們到足進(jìn)TCP相的析出；■IHWFS*^sp^lTI，-!：:高湮臺金的成分設(shè)計鐵基離溫臺金：S元素的加入GH1131TiWelCtenkii加bofthetwo^ptdmmSpecimentaoct(wit褚tfwfolkwingderab賴

M.B??5.41125O131WlKwrY?J22S,￡DUSIDOOJD■BarespecimenGraphrteHaye『slackingj?SpecimenwithYadditionCokepratruGionSigrowingIIliricubeilionperiodi|ffi201612-00i(g3/CTlu>u'sCTlllCTa^i'--20Fe^J)2<0JO20J5bL仰2<0J2-bLThecokingkineticsofspecimenswithandwithoutYadditionat1173Kfor20h....IJL!J,ph.IffI-_什SurfaceSEWimagesof0問barespecimen;(c,d)specimenwilhYadditionaftercokingexperimentat1173Kfor6h.(b,d)arehighmagnificationd(a,c),respectivelySurfaceelementaEmapof(a)barespecimenandib>specimenwithYadditionaftercokingexperimentat1173Kfcr6h.■'i--1

it1’-!：■0arespecimen|△■oF?(MI)%O4*(Cr.Fe^O,puckTionwhhYiidditianXRDanalysisonthesurfaceof(a)barespecimenand(b)specimenmodifiedwithYaftercokingexperimentat1173Kfor20h.篇MMijXvih‘u1，-竹1,，Tccicf%?A■TO卽成分設(shè)計超局溫合金醐料加工水平的願，鵬隨形合金、磯繼金f發(fā)殿膽前廣涎用的定向凝固臺金及單晶等材料,最萵承溫能力也從最初的soot提高到1wol而葉片冷卻技術(shù)及表面涂居支術(shù)的發(fā)展使離溫橄啲最離蹦能力進(jìn)4提高到1跡c,這已是N堪離溫臺金的應(yīng)腿眼SS,但為了追求更離的發(fā)珈腆癖，迫切需要職最萵承蹦力茌i2oony±的超高斟亂當(dāng)今，許錄腿紀(jì)s撇了賴観S翩釀_酸2金齡晌料的研究，金屬Mb的熔點為2469C,密度為S.56g/cm3r其在常溫下具有良好的初性f且對一系列強化元素具有很強的溶解能力；Si的熔點為1410C，密度為2.33g/cm3,能形_化性能良好的SiO2膜。Nb-Si基超高溫合金具有熔點高，密度低、高溫強度優(yōu)良等特注f使用溫度可達(dá)1250^14006,比第4代N道高溫合金離200C左右，是高溫結(jié)構(gòu)材料研究領(lǐng)域的熱點之一?！鰏p^lT卜-!：:25002400?230022002W0-2000?10001700-1GOO-1500?1400?1300-iFtimtI|HtisimimiinrrmnprmrriTpFTi*-nit|t_iri^uipurititipthimti10102030405060708090100NbAtomic%SIStQ高ss金⑽分設(shè)計銀硅基超萬顯合金OJ0>J22q>dua^雕二元相圍銀硅基超離溫合金合金化的成分設(shè)計是基于銀硅二元相圖的基礎(chǔ)上的對Nb-S堪超高溫合金進(jìn)行多元合金化t合金的相組成和組娜貌碰免的會發(fā)生變化，從而引起合金力學(xué)注能及抗氧化性能的變化B根據(jù)合金的使用條件來選擇適當(dāng)?shù)暮辖鸹?制定相應(yīng)的合金化成分，得到合適的組成相和組織形貌^常重要。目前,5Nb-Si基超高溫合金中添加的臺金化元素有Ti、ALClHf、Zr.Mo.Fe、Sn、B、Ge以及Y和Dy等稀誦。.I/h：JP：■ITf-iFNb,Si,Nt>1$SiNb-16$iNMSSiNb-15Si-Nb-Si-Ti--21Ti33TiWTf5A.AkHf-CrM15I'o5r-EBQUSBIA屯UI46HOJLaJnISELL.圖不同r含量Nb-s堪超高溫合金的斷裂韌性T元素可以提高Nb-Si墓超高溫臺金室溫斷裂韌性，

其主要是通過增強Nbss的韌性而提高合金斷裂初性。加入BB元素的添加使福高溫合金中晶體缺陷増多，從而室溫斷裂紛注得到提高,添加大量的B元素后，高溫強度會因其產(chǎn)生的固溶強化作用而提髙、加入Mo或W在合金中添鵬o或W元素后，會抑制共晶反應(yīng)L-Nbss+Nb3S啲發(fā)生，Mo或W可以穩(wěn)定離溫穩(wěn)定相[3Nb5Si3;圄Nt?15W-5Si-2Bj(H拾金高溫壓縮應(yīng)力，應(yīng)變曲線研究發(fā)現(xiàn)在Nb-15W-5Si-2B合金中添加5或10at+%的Hf之后，合金SlSOOt的應(yīng)力水平均高于未添加Hf的合金，但是Nb-15W-5釙28-154合金的應(yīng)力水平卻低刊晗單為5和10at.%的合金。在1200t時，該合金的應(yīng)力-應(yīng)變曲線特征與150CK'時基本一致。雖然NH5W-5SI-2B-15Hf^金的應(yīng)力水平比添加5和10at.%的Hf合金略些，但是添加了Hfig，INb-15W-5Si-2B臺金的鬲溫應(yīng)力水平隨栩釀的提高，添加TifilH呵以提萵Nb-S?超萵溫臺金的高盟諒化性能,采用Ti部分替代Nb能夠提高硅化物和Nbss的萵溫抗g化性能，500側(cè)300Ib200100El離渥臺金的成分設(shè)計鉿元素在銀硅基超高溫合金中的成分設(shè)計怍用■sp^lT卜-!：:I⑽W啲則麵ds/b0離漏臺金的成分設(shè)計—_鋯能有效提獅-S?超萵溫合金的高鵬化性能圄不同Z洽扇的Nb-22Ti-WSj臺金的BSE像OZr(a);2Zr(b);4Zr(c)ZrteS-種常_合金化元累,其?是萵臺金醐細(xì)化組郎面麵顯,同時聊鷗鴿酮端黯f有_制臺金離晶后的晶粒長大,并可以改善合金腐貼的粗職。對于伽Si基超高溫臺金而言，添加臺金化元素Zr可以有效提萵Si原子在Nb3S相中的擴$舷茌;^b-Si基合金中加入稀土元素可以磁善醐化性能。通綱口一種稀土元素時t如La、Ce、Y等t算醐華在1at%以下;當(dāng)以稀土氧雌曬式添加時，難加量在b3at.%之間。稀土或構(gòu)±5化物可以増強合鋒化膜_瞧瓣密性.細(xì)化晶粒,從而顯著提高合金的綜合性能。＜深M七J特別感謝持別鳴謝以下參考文獻(xiàn)[1]Degradationprocessesinhigh-iemperaturecreepofcastcobalt-basedsuperalioys.V.Skleniikaetal.MaterialsCharacterization

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-strengthenedcobalt-basesuperalloys,YiZhangetal,MaterialsScience&EngineeringA

:737(2018).265-273;[3]EffectoftungstenconcentrationonmicrostructuresofCo10N卜6八卜(0,2,4,6)叫611(at%)cobalt-basedsuperalioys.PJ.BocchinietaLMaterialsScience&