镍基单晶高温合金的强化机理知识介绍

镍基单晶高温合金的强化机理知识介绍

单晶体镍基合金的组织是以合金基体和与之共格的高体积分数的γ'强化相组成，并对合金进行了固溶强化和第二相强化。

一，固溶强化。

固溶法强化镍基单晶合金是一种能使合金元素大量溶解于镍中而得到显著强化的方法，主要合金元素有钴、铬、钨、钼、铌等。它所起的主要作用是：

1.增加基体再结晶温度，减少基体中元素扩散和基体与强化相间扩散。

2.生成可支撑高温的原子群，减少堆垛层错能，使大量溶质原子在分解位错中聚集，形成溶质原子气氛，并对位错起钉扎作用，使位错难以在晶体点阵中运动，减少位错的活动性。

3.在应力状态下，通过添加多种元素使合金复杂化，充分发挥元素的强化作用，增强体的热稳定性和阻滞位错作用。

Cottrell指出：由于减少堆垛层错能，使位错容易分解为扩展位错，因此固溶体内合金元素对蠕变阻力的贡献很难实现。Mader在X射线研究中发现：钴减少了镍-钴合金层错能，提高了蠕变强度。很明显，若有大量溶质原子在分解位错或位错割阶中沉积，则有利于阻止位错攀移，有效地延缓回复过程，改善合金的蠕变性能。

塑性形变通常借助于位错的滑移和交滑移，当位错发生交滑移时，通过束集转移到新的，旧滑移面的交线上形成扩展位错，由于溶质原子分布在滑移面上，会提高层错能，使位错难以扩展，从而提高材料的屈服强度。

镍基单晶高温合金的强化机理知识介绍

二是第二阶段的强化。

α-(Ni3Al)为Ll2结构的有序金属间化合物，是镍基单晶合金的重要强化相。伽马'与γ基体是一个共格关系，它的强化依赖于γ相的数量、大小以及固溶强化程度等;γ'，γ'，两相晶体结构相同，结果表明，镍原子在共面滑移方向上有很强的结合强度，但γ'相是一种有序的结构，并沿[110]和[112]方向排列。当位错线在γ'相的(111)滑移面上沿[110]方向移动时，位错扫过位置，且滑移面两侧的近邻原子错排。失掉有序结构相邻原子间的结合键，并使滑移面产生一个反相畴界，同时能量增加。所以，当位错切γ'相时，需要更大的外力，从而产生明显的第二相强化。

结果表明，固溶强化对γ'的强化比固溶强化对强度的作用要小得多。结果表明，在镍基高温合金塑性变形过程中，通常认为抑制位错的是γ'沉淀相，这是镍基高温合金高强度优良的根本原因。

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