不同碳含量下GH3536合金中碳化物分布及元素偏析行为
2025-08-18李星杰谷雨安腾毕中南杨树峰
中国冶金文摘 2025年4期
0 引言
GH3536是一种Ni-Cr-Fe基固溶强化型变形高温合金,在 900qC 以下具有良好的持久强度、抗氧化性能和耐腐蚀性能、冷热加工成型性能和焊接性能,广泛应用于制备航空发动机燃烧室部件和其他高温环境中服役的零部件。GH3536合金的服役性能由成分和组织决定,精确调控合金成分,提高构件的组织均匀性和性能稳定性是工程界持续不断攻关的方向。
高温合金主要利用固溶强化、沉淀强化、加工硬化和细晶强化等强化机制来提高高温性能。GH3536合金的高温性能主要来自于Mo和W等元素的固溶强化效果。此外,合金中含有质量分数为 0.05%~ 0.15% 的碳元素,碳元素与固溶强化元素容易形成碳化物进而影响合金性能。高温合金主要存在一次MC型(富含Ti、Nb或Ta)、二次 M6C 型(富含Mo和W)和 M23C6 型(富含Cr)碳化物。大尺寸一次碳化物和碳化物条带通常对合金性能不利,而在晶界分布的碳化物可以起到钉扎晶界、抑制晶粒快速长大的作用,晶内部分弥散分布的纳米级碳化物又能进一步提高材料的性能。JIA等研究了碳含量对高温合金高温拉伸性能的影响,发现碳质量分数为 0.04% 时的高温力学性能优于质量分数为 0.01% 和质量分数为 0.08% 的合金,控制碳含量能有效提高合金高温拉伸性能。XIE等研究发现碳含量的增加会降低高温合金的持久寿命,变形过程中裂纹萌生于晶界,晶界上的碳化物加速了裂纹扩展速率。因此,碳化物的数量、尺寸和分布对高温合金的组织和性能具有重要的影响,而调控碳化物必须首先找到合适的碳元素的含量控制范围并阐明其形成规律。……
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