吴笑非, 宋尽霞*, 康永旺, 马秀萍, 王钦佳,3

（1．中国航发北京航空材料研究院 先进高温结构材料重点实验室，北京 100095；2．中国航发北京航空材料研究院 熔铸中心，北京 100095；3．北京科技大学 新金属国家重点实验室，北京 100083）

高温合金广泛应用于航空发动机中工作温度最高、应力最复杂的热端部件，如涡轮叶片、机匣等。由于原材料带入以及熔炼、重熔过程中的污染，高温合金中通常含有数十种微量杂质元素，如低熔点有害杂质元素S、Bi、Pb、As、Se、Ag和Sn，以及N、O等，影响合金凝固、偏析行为及最终的组织性能。自20世纪60年代起，国内外对高温合金中微量杂质元素的分布规律、作用机制等开展了大量研究工作[1-3]，发现除Bi、Te、Se、Pb和Ag等痕量杂质元素显著降低高温合金性能外，O、N、S、Si、P等元素对合金性能也有明显影响。通常认为O、N、S对高温合金是有害元素。研究表明，铸造高温合金中O、N主要以氧化物、氮化物的形式存在，使合金中显微疏松、夹杂数量增多，作为裂纹萌生源及扩展通道，影响合金的拉伸、蠕变和疲劳性能[4-7]。S优先在碳化物/基体界面和晶界偏聚，当S含量超过0.005%（质量分数，下同）时，IN718合金的持久寿命急剧下降[8]。在K24合金中当S含量大于0.009%时合金中出现Ti2SC（Y相），导致K24合金拉伸和持久性能明显下降[9]。此外，S含量降低可明显改善单晶合金高温抗氧化性能[10-12]。

Si和P在高温合金中具有双重作用，其在一些合金中对性能有益，但在另一些合金中对性能有害。在GH3535合金中，加入0.45% Si使GH3535合金700 ℃长期时效后析出和基体有特定取向关系的M12C相，改善了其长期时效后的持久性能[13]。……