基于端淬方法研究固溶冷速对于镍基高温合金组织及性能的影响

吴红宇^{1, 2}，陈继光³，周宁⁴，黄再旺^1,2，周萍³，江亮^{1, 2}

¹粉末冶金国家重点实验室，中南大学，长沙 410083，湖南

²粉末冶金研究院，中南大学，长沙 410083，湖南

³能源科学与工程学院，中南大学，长沙 410083，湖南

⁴Albany, NewYork 12309, USA

摘要

粉末冶金镍基高温合金固溶冷速决定了合金的微观组织和力学性能。本文采用基于端淬梯度冷却的实验新方法，在单根镍基高温合金试样上实现一系列的固溶冷速，获得了梯度分布的组织与性能。基于激光法测定材料的热物性参数的梯度冷却试样的温度场模拟结果表明，本文选取的试样采集点的冷速范围为：35℃/min-6346℃/min。扫描电镜观察表明，从试样底端到顶端，随着冷速降低，γ’相由单峰分布向双峰及多峰分布转变，析出相的平均尺寸及体积分数也逐渐增大。EBSD表征发现试样不同位置处的晶粒尺寸非常接近。维氏硬度测量结果显示，随着测试点位置从试样底端向顶端移动，其硬度值先增大后减小，即存在一个最优冷速区间。研究了相场模拟全位错在（111）面滑移以及与析出相交互作用，揭示了不同析出相参数组合下位错与析出相的作用机制。在峰值硬度处，位错与析出相的相互作用由位错切割三次γ’相及绕过二次γ’相两种机制共同作用。峰值硬度以下，位错切割γ’相占据主导；而在峰值硬度以上，位错主要以绕过方式与γ’相发生作用。

DOI: 10.12110/firstfmge.20171121.216