Co-Al-W合金體系中多種元素對合金組織與錯配度的影響.pdf

1、本文主要以Co-Al-W基高溫合金為基礎(chǔ)，加入Ti和Hf元素，并動態(tài)地改變W和Al的含量。利用XRD，DTA，SEM，TEM，密度等各種測試手段，重點(diǎn)研究各元素含量對合金形貌結(jié)構(gòu)、晶格常數(shù)及晶格錯配度的影響。對 W、Al、Ti、Hf元素含量關(guān)于合金錯配度、形貌以及性能的影響，得出了以下結(jié)論：
　　隨著時效強(qiáng)化時間的持續(xù)增長，γ′相的形貌發(fā)生了一定程度的變化，并且γ′相尺寸相繼逐漸粗化。然而過短時間的時效處理不能使γ′相充分析出，影

2、響形貌。合金Co-12Al-9.5W-6Ti經(jīng)過96h時效處理后γ′相呈立方態(tài)連續(xù)規(guī)則地鑲嵌在基體相上，通過計算發(fā)現(xiàn)，γ′相的晶格常數(shù)為0.3592nm，γ相的晶格常數(shù)為0.3573nm，兩相的晶格常數(shù)十分相近，這與 Ni基合金中γ+γ′相的形貌組織十分接近，表明該合金具有良好的高溫性能。Ni基高溫合金的高溫性能得益于高體積分?jǐn)?shù)的γ′沉淀相，大量生成的γ′相有益于抑制基體中位錯的滑移。當(dāng)9％Al和3%Ti加入進(jìn)合金中時，有益于促進(jìn)γ′相

3、的析出，并使γ′相的尺寸粗大，但當(dāng)合金成分中有過量的Al和Ti元素時（Alat%＞10%，Tiat%＞5%），不僅不會促進(jìn)γ′相的析出，還會使得合金生成其他雜相，抑制γ′相的析出，并使γ′相顆粒的形貌由立方狀變?yōu)椴灰?guī)則狀態(tài)，從而使得合金的熱穩(wěn)定性和熔點(diǎn)都降低。
　　Hf和Ti是進(jìn)入強(qiáng)化相的元素，合金中加入Hf元素后，會提高合金的錯配度，且相同含量的Hf和Ti元素，Hf對錯配度的提高效果明顯強(qiáng)于Ti元素，但對于增大γ′相尺寸和穩(wěn)定γ

4、′相顆粒形貌的作用，Hf的效果不如Ti。因此，認(rèn)為Hf和Ti兩種元素對于合金強(qiáng)化的作用是無法相互替代。高含量的Hf會在合金內(nèi)部與 Co原子生成富Hf相，例如CoHf相和Co2Hf相。適量Hf元素的加入能提高材料的熱穩(wěn)定性能，Hf含量越高，材料的γ′相初溶溫度越高，但是當(dāng) Hf(at.%)≥3%時，Hf含量的提高會使得合金內(nèi)生成大量的富Hf相，導(dǎo)致過少的γ′相無法對材料起到足夠的強(qiáng)化作用。
　　當(dāng)合金中的W含量小于5%時，合金表面會

5、形成大量的富Al相枝晶，W含量的上升會細(xì)化枝晶并抑制枝晶相的形成。當(dāng)合金的Ti含量過高時，合金表面會出現(xiàn)大面積的富 Al相和富 Ti相枝晶，枝晶相分別為 Co2Al9相和 Co3(Al,Ti)相。在Co-9Al-3W-7Ti中觀測到基體表面出現(xiàn)強(qiáng)化相γ′熔化后所形成的的小孔，這表明過高的Ti會使得材料的熔點(diǎn)降低，從而惡化材料的性能。W的原子百分比含量越高，合金材料的密度越大，而元素 Ti的原子百分比含量越高時，合金的密度反而越低，綜上考