热处理对镍基铸造高温合金M11组织及性能的影响

论文摘要

镍基高温合金在整个高温合金领域内占有重要的地位,它具有工作温度高、组织稳定性好、抗氧化及抗腐蚀性能高等优点,因此广泛地用来制造航空喷气发动机、各种工业燃汽轮机的最热端部件等。镍基高温合金中的主要强化相有Ni3（Al,Ti,Nb）型金属间化合物（γ’相）和碳化物,强化相具有合适的形态、数量、尺寸及分布可使合金具有良好的综合性能。本文以镍基铸造高温合金M11为对象,利用金相显微镜（OM）、扫描电子显微镜（SEM）、电子探针（EPM）等分析方法来研究热处理对合金的γ’相、晶界碳化物相、共晶相、晶界元素分布及持久性能的影响,主要内容包括以下几个方面：（1）利用扫描电子显微镜对热处理后合金的丫’相进行分析表明：随着固溶温度的升高,合金的丫’相尺寸减小、数量增加、分布更均匀、形态变成正方体形状；随着中间处理温度的升高,合金γ’相的尺寸和数量减少,形态和分布变化不大；随着时效温度的升高,γ,’相的尺寸和数量增加,形态和分布变化不大。（2）利用扫描电子显微镜对热处理后合金的晶界碳化物进行分析表明：随着时效温度的升高,合金晶界的Cr23C6碳化物尺寸增大,数量先增大后减小,以不连续的链状形态析出；经过固溶处理的与没有经过固溶处理的合金相比,合金晶界的Cr23C6碳化物尺寸和数量较大,以连续的链状形态析出。（3）利用金相显微镜对热处理后合金的（γ’）共晶进行分析表明：合金在1210℃以下固溶处理时,（γ+γ’）共晶很难溶解,而在1210℃以上固溶处理时,（γ+γ’）共晶快速溶解。（4）利用电子探针对热处理后合金C元素的偏析进行分析表明：通过热处理可以减轻C元素在晶界的偏析。（5）合金在870℃/370MPa条件下的持久实验表明：经过固溶热处理的合金的持久寿命与铸态相比变化不大。（6）确定合金的热处理制度为：无固溶热处理,中间热处理温度选择1120℃,时效热处理温度选择850℃。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 第1章 绪论
• 1.1 高温合金概述
• 1.2 高温合金的发展
• 1.3 镍基铸造高温合金
• 1.3.1 按合金的强化类型分类
• 1.3.2 按合金使用特性分类
• 1.3.3 按合金用途分类
• 1.4 高温合金的主要相组成
• 1.4.1 γ相
• 1.4.2 γ相
• 1.4.3 碳化物相
• 1.4.4 TCP相
• 1.5 铸造高温合金的热处理
• 1.5.1 固溶热处理
• 1.5.2 时效热处理
• 1.5.3 固溶+时效热处理
• 1.6 高温合金的强化机理
• 1.6.1 固溶强化
• 1.6.2 第二相强化
• 1.6.3 晶界强化
• 1.7 高温合金的持久性能
• 1.8 本研究工作的意义、目的及内容
• 第2章 实验方法
• 2.1 实验材料
• 2.1.1 母合金的制备
• 2.1.2 多晶试棒的制备
• 2.2 实验方案
• 2.2.1 热处理制度的确定
• 2.2.2 显微组织的观察与分析
• 2.2.3 力学性能测试
• 第3章 热处理对γ'相及性能的影响
• 3.1 引言
• 3.2 固溶处理对γ'相的影响
• 3.2.1 固溶处理对γ'相尺寸的影响
• 3.2.2 固溶处理对γ'相数量的影响
• 3.2.3 固溶处理对γ'相形态的影响
• 3.3 中间处理对γ'相的影响
• 3.3.1 中间处理对γ'相尺寸的影响
• 3.3.2 中间处理对γ'相数量的影响
• 3.3.3 中间处理对γ'相形态的影响
• 3.4 时效处理对γ'相的影响
• 3.4.1 无固溶,时效处理对γ'相的影响
• 3.4.2 在1220℃固溶后时效处理对γ'相的影响
• 3.5 固溶处理对共晶的影响
• 3.6 对性能的影响
• 3.7 结果与讨论
• 3.8 本章小结
• 第4章 热处理对碳化物的影响
• 4.1 引言
• 4.2 铸态合金碳的分布
• 4.3 热处理对碳分布影响
• 4.3.1 固溶处理对碳分布的影响
• 4.3.2 固溶+中间处理对碳分布的影响
• 4.3.3 固溶+中间+时效处理对碳分布的影响
• 4.4 热处理碳化物析出的影响
• 4.4.1 热处理对碳化物析出形态的影响
• 4.4.2 热处理对碳化物析出数量的影响
• 4.4.3 热处理对碳化物析出尺寸的影响
• 4.4.4 热处理对碳化物析出分布的影响
• 4.5 结果与讨论
• 4.6 本章小结
• 第5章 结论
• 参考文献
• 致谢