粉末高温合金中原始颗粒边界与过渡族金属碳化物在镍基合金中固溶度关系的研究

作     者：张梦迪 

作者单位：钢铁研究总院 

学位级别：硕士

导师姓名：刘建涛

授予年度：2021年

学科分类：08[工学] 080502[工学-材料学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 

主      题：粉末高温合金 PPB MC型碳化物 固溶度 MC型碳化物稳定性 

摘      要：本研究采用Jmat Pro热力学计算软件、光学显微镜（OM）、场发射扫描电镜（FE-SEM）、电子探针（EPMA）和透射电镜（TEM）等手段研究了热等静压（HIP）态粉末高温合金和热处理态Ni-MC合金碳化物组织,测算了1100℃、1180℃和1200℃过渡族金属M和C形成的MC型碳化物（M:Ti、Zr、Hf、V、Nb、Ta）在镍中的固溶度。同时对均匀化处理后的Ni-MC合金在850℃和950℃进行长期时效,观察时效后合金的组织变化,测算了时效后MC型碳化物在镍中的固溶度,进而得到MC型碳化物在镍中的稳定性顺序。分析了粉末高温合金中原始颗粒边界（PPB）与MC型碳化物在镍基合金中固溶度的关系。研究表明,MC型碳化物在镍中的固溶度顺序为:Ti CVCNb CTa CZr CHf C;MC型碳化物在镍基合金中的固溶度顺序为:Ti CVCNb CTa CZr CHf C。证明了Ti是表面偏析元素,Hf、Ta是非表面偏析元素。对于表面偏析元素,MC型碳化物在镍基合金中的固溶度越小,在粉末高温合金中形成PPB的倾向越大,PPB越严重。对于非表面偏析元素,MC型碳化物在镍基合金中的固溶度越小,在粉末高温合金中越不容易形成PPB。HIP态的Ni-20Cr-M-C粉末高温合金（M:Ti、Zr、Hf、V、Nb、Ta）中,只有Ni-20Cr-Ti-C中存在以Ti C为主的PPB现象;相比于不添加Hf的FGH4091合金和不添加Ta的FGH4098合金,添加0.55%Hf的HIP态FGH4091合金和2.4%Ta的HIP态FGH4098合金均无PPB现象。添加0.55%Hf后的FGH4091合金与添加2.4%Ta后的FGH4098合金中碳化物组成发生了变化,MC型碳化物析出量增加。