沉淀强化钴基高温合金界面错配度对强度的影响

Co-based superalloys exhibit high incipent melting temperature and excellent resistance to hot corrosion.But for the lack of a stable precipiatate at elevated temperature, it shows inferior high temperature strength,therefore its application is greatly limited. Recently,Co3(Al,W) was found to be a suitable precipitate in Co-based alloy,however, the misfit between the matrix and the precipitate is relatively larger,and its strengthening effect is not as good as that in advanced Ni-based single-cryatal superalloy. The adjustice of misfit is a new trend for improve of superalloy. In this project, a new type Co-Al-W with precipitate strengthening alloy is selected as target materail, Ti,Ta,Hf,Mo will be introduced in the alloy,which will form a competitive relationship with Al in Co3(Al,W), thereby the partition behavior of alloying element is modified，which results in the change of misfit.The electrochemical extaction of phase was employeed to study the infulence of the contents of alloy component on the distribution of elements between the two phases and their lattice constants. Further,alloys with seriers misfits will be designed to study the realtionship between interficial misfit, dislocation movement at elevated temperature,the space of dislocation net and the minimum stable creep rate. The linear dependence between misfit - dislocation network space and stable creep rate would be proposed,which provide the fundmentals for the adjustice of interficial misfit and the improvement of creep strength for the Co-Al-W alloy.

钴基高温合金初熔温度高，抗热腐蚀性能好，但由于缺乏稳定的高温沉淀相强化而使其高温强度不足，使用受到很大限制。近来研究表明Co3(Al,W)相有望作为钴基合金中的沉淀强化相，但存在与基体的界面错配度偏大，合金强度低于先进单晶镍基合金的问题。高温合金中错配度的调节是目前高温合金中新的强化发展方向。本项目以新型的Co-Al-W沉淀强化合金为研究对象，拟通过添加Ti、Ta、Hf、Mo等元素，与Al在Co3(Al,W)中形成竟位关系，改变这些元素在强化相和基体相之间的分配，以此调节错配度。应用电化学相分离技术研究这些元素含量的变化对各元素在两相间的分配系数和晶格常数的影响。在此基础上，通过设计得到具有系列错配度的合金，研究界面错配度与高温下位错的运动方式、位错网络间距、最小稳态蠕变速率之间的关系。构建界面错配度-位错网络间距-稳态蠕变速率的线性关系，为调节该类合金错配度和提高蠕变强度提供理论基础。

钴基高温合金初熔温度高，抗热腐蚀性能好，但由于缺乏稳定的高温沉淀相强化而使其高温强度不足，使用受到很大限制。近来研究表明Co3(Al,W)相有望作为钴基合金.中的沉淀强化相，但存在与基体的界面错配度偏大，合金强度低于先进单晶镍基合金的问题。高温合金中错配度的调节是目前高温合金中新的强化发展方向。本项目以新型的Co-Al-W 沉淀强化合金为研究对象，拟通过添加Ti、Ta、Hf、Mo 等元素，与Al 在Co3(Al,W)中形成竟位关系，改变这些元素在强化相和基体相之间的分配，以此调节错配度。研究这些元素含量的变化对各元素在两相间的分配系数和晶格常数的影响。在此基础上，通过设计得到具有系列错配度的合金，研究界面错配度与高温下位错的运动方式、位错网络间距、最小稳态蠕变速率之间的关系。构建界面错配度-位错网络间距-稳态蠕变速率的线性关系，为调节该类合金错配度和提高蠕变强度提供理论基础。研究结果表明Ti、Ta能有效提高强化强化相的溶解温度，增大合金强化相和基体相的错配度。Ti能明显增大W在强化相内的分配，但变形后的强化相不如Ta，强化的效果也不如Ta显著。Ta对合金的错配度和强度增加最为明显，2%Ta是最合适的添加量。Ta主要分布于强化相，并且略微提高W的分配系数。V、Cr也有一定的增大错配度的作用，但比较小。Hf降低合金的高温强度，使W 的分配系数变大，但对强化相的稳定性有益。Ru比较平均的分配在两相间，提高错配度，减小强化相体积分数，明显提高合金的强度，最佳含量在2%左右。Re也能提高合金错配度，增加合金强度，最佳含量在1%左右。CoAlW合金高温变形以大量的层错变形为主，不容易使位错形成界面网络