Hf和Zr在高温材料中作用机理研究

在高温合金中,元素Hf和Zr可以促进γ γ′共晶、MC(2)碳化物、M2SC碳硫化物和Ni5M相的形成,改变草书状MC和M3B2成为块状并且通过净化晶界或枝晶间自由态的S来提高这些薄弱部位的结合强度,从而延迟裂纹的形成和扩展.Hf和Zr可提高铸造高温合金室温拉伸和中温持久的强度和塑性.Hf,Zr抑制次生碳化物M23C6和M6C的生成,从而提高了合金在高温长时热暴露时的显微组织稳定性.Hf,Zr降低合金的初熔温度,Ni5Hf和Ni5Zr相的初熔被认为是Hf,Zr影响初熔的主要原因.通过1150℃/8h的预处理,Ni5Hf以Ni5Hf γ(C)→MC(2) γ反应或者固溶两种方式被消除.元素Hf可以缩小枝晶间失去毛细管补缩能力和固相线之间的温度范围,还能降低枝晶间液池沟通所需的液体量.在凝固后期枝晶间的富Hf熔体具有很好的流动性、浸润性和趋肤效应,这些都是降低合金热裂倾向、提高合金可铸性和焊接性能的有利因素.具有高的化学活性的富Hf液膜容易在铸件表面形成Hf2O薄层.Hf和Zr是钎焊用中间层合金的降熔点元素.根据凝固过程中富Hf,Zr熔体的成分最终发展出Ni-18.6Co-4.5Cr-4.7W-25.6Hf和Ni-10Co-8Cr-4W-13Zr两种中间层合金,使单晶高温合金的无Si、B连接成为现实.还发展出了定向凝固片状Ni3Al/Ni7Hf2共晶合金,成分为Ni-5.8Al-32Hf和Ni-4Al-26Hf-8Cr-4W.Ni-5.8Al-32Hf合金的最佳凝固条件为温度梯度G=250℃·cm-1和凝固生长速率R=5μm·s-1;Ni-4Al-26Hf-8Cr-4W,凝固条件为G=350℃·cm-1和R=1μm·s-1.     

Re对γ′相粗化行为的影响

研究了三种不同Re含量 (wt % )的新型单晶高温合金 (DD6 0Re合金 ,DD6 1Re合金 ,DD6 2Re合金 )在 110 0℃下的γ′粗化动力学。结果表明 ,Re可以有效地阻碍γ′相的粗化 ,提高γ′相的粗化激活能 ,从而可以Re改善单晶高温合金的高温力学性能     

Re对γ'相粗化行为的影响

研究了三种不同Re含量(wt%)的新型单晶高温合金(DD6+0Re合金, DD6+1Re合金, DD6+2Re合金)在1100℃下的γ'粗化动力学.结果表明,Re可以有效地阻碍γ'相的粗化,提高γ'相的粗化激活能,从而可以Re改善单晶高温合金的高温力学性能.     

Ru对铸造Ti—47Al合金显微组织的影响

研究了铸造Ｔｉ－４７Ａｌ－ＸＲｕ（ａｔ％）（Ｘ＝０．５,１,３）合金的显微组织。结果表明,Ｒｕ与Ｃｒ相似,是很强的β稳定元素,促进β２相形成。β２相是含Ｒｕ量高达１０ａｔ％的富Ｒｕ相。含１ａｔ％Ｒｕ的合金在１１６０～１２００℃温度范围热处理时不断析出粒状次生β２相,破坏了γ＋α２片状组织,同时形成了新的γ晶粒。经１２００℃,４８ｈ处理后可得到平均晶粒尺寸小于６０μｍ的γ晶,因此,Ｔｉ－４７Ａｌ－１Ｒｕ合金是可热处理细化晶粒的铸造合金。当Ｒｕ量增加至３ａｔ％时,合金难于热处理细化晶粒,而且合金明显脆化。     

Al 量对 Ni-Al-Hf-Cr-W 系合金显微组织结构的影响

研究了Ni-20Hf-8Cr-8W-（4～6）Al系列合金的显微组织以及Al含量对共晶组织的影响,结果表明：此系列合金中,随着Al含量的微小变化,会析出不同的共晶组织;当Al含量大于5.5wt%时,出现（β-NiAl+Ni7Hf2）或（γ′+β-NiAl+Ni7Hf2）共晶：当Al量小于5.5wt%时,会出现（γ′+Ni7Hf2）、（γ+γ′+Ni7Hf2）或（γ+Ni7Hf2）共晶组织。并且得出（Ni-20Hf-8Cr-8W-5.3Al）wt%的合金具有（γ′+Ni7Hf2）共晶,适宜选做为以Ni7Hf2增强的共晶复合材料的合金成份。