高温合金中的相(共4页)

1、精选优质文档-倾情为你奉上高温合金材料的金属间化合物(Inter-metallic compound phase of super-alloy)过渡族金属元素之间形成的化合物。按晶体结构可分两类，一类称几何密排相(GCP相)，另一类称拓扑密排相(TCP相)。1. 几何密排相为有序结构，高温合金中常见的有如下几种相:相  化学式是Ni3A1，是Cu3Au型面心立方有序结构。铁基高温合金中与基体的点阵错配度一般较小，镍基高温合金中错配度在0.051之间，随着使用温度升高，错配度减小。由于与基体的结构相似，所以相在时效析出时具有弥散均匀形核、共格、质

2、点细而间距小、相界面能低而稳定性高等特点。相本身具有较高的强度并且在一定温度范围内随温度上升而提高，同时具有一定的塑性。这些基本特点使相成为高温合金最主要的强化相。时效析出的相常为方形和球形，个别情况呈片状和胞状，主要取决于析出温度和点阵错配度。错配度较小或析出温度较低时易成球形，错配度大或析出温度高时易成方形，错配度很大而析出温度又较低时可成为片状和胞状。高温时效时，相不仅在晶内弥散析出，还可以在晶界析出链状的方形相。在长期时效和使用过程中，相会聚集长大。铸态的一次(+)共晶呈花朵状。相中可以溶入合金元素，钴可以置换镍，钛、钒；铌可以置换铝；而铁、铬、钼可置换镍也可置换铝。相中含铌、钽、钨等

3、难熔元素增加，相的强度也增加。当合金中相含量较少时，相尺寸大小对强度的影响十分敏感，通常0.10.5xm比较合适。当了相数量达40以上时，相尺寸大小对合金强度的影响就不大敏感了，允许有大尺寸的相存在。相 化学式Ni3Ti为密排六方有序相，其组成较固定，不易固溶其他元素. 相可以直接从基体中析出，也可以由高钛低铝(Ti/Al25)合金中亚稳定的Ni3(Al，Ti)相转变而成。相的金相形态有两种，一种是晶界胞状，另一种为晶内片状或魏氏体形态。高温合金中出现 因为相总是伴随着强度下降，因为相本身既无硬化作用而又要消耗一部分相。合金中减少钛含量，增加铝含量，加入适量硼可以抑止胞状相。某些铁基

4、高温合金中加硅使生成G相，造成晶界贫区，可明显地抑止相。相的析出温度范围为700950左右。冷加工能明显促进相形成。 ´´相  化学式为NixNb，体心四方有序结构，金相形貌是圆盘形。´´相具有高屈服强度(1300MPa)的特点，这是因为与´´之间的点阵错配度较大，共格应力强化作用显著。´´相是亚稳定的过渡相，在高温长期保温下，很容易聚集长大并发生´´-Ni3Nb转变，因此使用温度不能超过650700。´´相析出温度约为550900，析出速度较慢，这有助于

5、减少焊缝热影响区时效裂纹倾向，因此用´´相强化的合金有良好的焊接性。NiNb二元系中不出现´´亚稳定相，而直接形成稳定的-Ni3Nb相，只有加入适量的铁和铬才能形成´´相。因此，用´´相强化的合金都是铁镍基合金。-Ni3Nb相 Cu3Ti型正交有序结构，金相形貌多数为薄片状，在GH4169合金(中国)中也见到晶界颗粒状的-Ni3Nb相，在某些合金中还有胞状-Ni3Nb相。该相析出温度约为780980。硅、铌促进-Ni3Nb相形成，用钽代替铌可以阻止-Ni3Nb相析出。GH4169合金中加入铝、钛可以抑止-Ni3Nb

6、转变。2. 拓扑密排相   晶体结构复杂，原子排列非常紧密，配位数高达1416，原子间距极短，只存在四面体间隙。高温合金中常见的有如下几种。相  属四方点阵，最大配位数为15。相的成分范围比较宽，镍基高温合金中为(Cr，Mo)x(Ni，Co)y，式中z、y值在17之间，铁基高温合金中常为FeCr(含Mo)型。主要金相形态为颗粒状和片(针)状，数量多时可呈魏氏体组织。相常在晶界形核，但也在M23C6颗粒上形核。最快析出的温度范围为750870C。镍阻止相形成，铁、钴、铬、钨、钼、铝、钛、硅都促进。相形成。片(针)状a相是裂纹产生和传布的通道，使合金脆化，有时还降低持

7、久强度。晶界相颗粒常引起沿晶断裂，降低冲击韧性。Laves相  有MgCu2型、MgZn2型和MgNi2型3种晶体结构，高温合金中多属MgZn2型。Laves相的化学式为B2A，A为大原子半径元素，B为小原子半径元素。低温时效呈细小颗粒状析出，高温时效时析出常呈短棒状或竹叶状，还有晶界颗粒状。析出温度范围较宽，约为6501100，其上限温度随成分而异。由于Laves相倾向于高温析出，所以可以利用它进行细化晶粒工艺，获得细晶材料。铁基高温合金容易产生Laves相。钨、钼、铌、铝、钛、硅等元素都促进Layes相形成，而镍、碳、硼、锆有抑止Laves相的作用。呈细小弥散质点析出的Laves

8、相对合金有一定的硬化作用。大量针状Layes相会降低室温塑性。少量短棒状Laves相没有严重的有害作用。相化学式为B7A6，属三角晶系，B为周期表族元素，A为V族、族元素。相的金相形态呈颗粒状、棒状、片状或针状。相由于颗粒较大，没有强化作用，针状析出会降低室温塑性。合金中钼、钨的总量超过10时易形成相。相和Ni2AITi相相为体心立方有序结构，Ni2AlTi为面心立方结构。这两相的金相形态很相似，常呈块状、棒状或粗片状。用碱性苦味酸溶液煮后，相变褐色，Ni2AITi相为杏黄色。这两种相都会降低合金力学性能。铁基高温合金中，当钛与铝之比小于0.5，而铝、钛总量又超过4时，就会析出相。如果提高钛与

9、铝之比，相就减少；当钛与铝之比接近1时，就出现Ni2AITi相；当钛与铝之比超过1时，Ni2AlTi相逐步减少，Ni3(Al，Ti)就逐步变为惟一的析出相。G相  分子式A6B16C7，c为硅原子，A为钛族和V族原子，B为钴、镍原子。晶体结构为面心立方。G相的金相形貌为晶界块状，量多时可为网状。少量晶界G相对性能没有影响，含量较多时将降低持久强度。3. 相分计算预测和控制TCP相的出现相分计算是一种预测和控制高温合金出现拓扑密排相(主要是相)的重要方法，尚处于半理论半实验阶段。其理论基础是根据拓扑密排相是一种电子化合物，它的形成与合金的电子空位数有关。相分计算的要点是计算合金残余固溶体的电子空位数NV值。式中NVI。是j元素的电子空位浓度，xi为合金元素的原子百分数。Nv值大于临界值，合金会析出相；小于临界值，合金组织稳定。根据实践经验，镍基高温合金的临界值约为2.50，钴基高温合金的临界值约为2.70。铁基高温合金的临界值不是一个恒定值，随成分而异，随着镍含量增加而下降。中国对GH2132合金提出了一个简便易行的相分