������, ��, 1987����, ��ʿ��
ͨ����4�ֲ�ͬHf����(0~0.80%, ��������, ��ͬ)�ĵڶ��������������ºϽ�DD11��̬���ȴ���̬��֯����������1100 ��, 140 MPa�־����ܲ���, �о���Hf����ת���¶ȡ�(��+�á�)������֯��̼����ס�����ƫ�����Ͻ�Ԫ�سɷַ���ȼ��־����ܵ�Ӱ��. �������, ����Hf�������ͺϽ�Ĺ�/Һ����, ��������, �����̬������֯���������MC��̼���ﺬ���Լ�����ƫ���̶�. �Ͻ��ȴ�����, ����Hf�������, ���������������͡��������̼���ﺬ����������. ����Hfͨ�����Re, Mo��Cr�ijɷַ����, ���Ӧ�/�á������, ��С��/�á�����λ�����, �ٽ�Re, Mo��Cr�������ƫ��, ��߹���ǿ��Ч��, ��С�����ȷ�ʽ, �������DD11�Ͻ�־�����. ����Hf�����ﵽ0.80%ʱ, �ȴ�����IJ������̼���ﺬ���ϸ�, ���ºϽ�־��������Խ���.
The effect of Hf on the as-cast, heat-treated microstructures and stress rupture properties under 1100 �� and 140 MPa was investigated in four second generation Ni-based single crystal superalloys DD11 with various levels of Hf (0~0.80%, mass fraction) additions. The results indicate that increasing Hf addition resulted in decreasing the solidus and liquidus temperatures, while it enhanced the volume fraction of (��+�á�) eutectic and MC carbide as well as solidification segregation. The number of micropores reduced significantly and the volume fraction of residual (��+�á�) eutectic and MC carbide increased after heat treatment as Hf content increased. Compared to the Hf-free alloy, the stress rupture life was observed to increase in the alloys with 0.40%Hf, but dropped in the alloy containing 0.80%Hf. Hf addition increased the elemental partitioning ratio of Re, Mo, Cr, resulting in increasing ��/�á� misfit and decreasing the spacing of ��/�á� interfacial dislocation networks. The solution strengthing effect was also improved with the enhanced concentration of Re, Mo and Cr in �� phase in Hf-modified alloys. However, when the Hf content was 0.80% in DD11 alloy, the stress rupture properties was decreased obviously due to high volume fraction of residual (��+�á�) eutectic and MC carbide in heat-treated microstructures.
�����������ºϽ����Ƚ����շ�������ѹ����ҶƬ�͵���ȼ���ֻ�ҶƬ�Ĺؼ�����[1]. ���ź��շ������IJ��Ϸ�չ, �����Ͻ�����Ԫ������������, ͬʱҶƬ��״���临��, ���ڱں�ͻ�估�ϴ�ĺ���Ե��ṹ. �ڵ���ҶƬ�������̹�����, �¶ȳ������ʳ����¶��ݶȳ����ȶ�, ���̹��̸���, ���ɱ�����γ�С�ǶȾ���[1,2]. ������нϸߵ�������, ���Ҿ���ɷּ�ԭ�ӽ��ǿ���뾧�ڴ��ڲ��[3], �ڽϸߵķ����¶���, ����С�ǶȾ���ĵ������ºϽ�־����������Խϵ�. �����ϱ���С�ǶȾ���ijɱ����Ѷȼ���, ��Ϊ��Ч�ķ���������C, B��Hf��������ǿ��Ԫ����ǿ����һ��������[4,5,6].
������ºϽ���Hf�����ÿ�����Ҫ���Ϊ3��: (1) �ٽ�����ƫ��, Hf�����̹�����ƫ���ھ����֦����, ����(��+�á�)����������W, Al��Ti������ƫ��[7]; (2) ���С�ǶȾ���ǿ��, ��������Hf, ��ƫ��, ����ǿ������, ʹ�����Χ�����ǿ�ȸ�[8], ͬʱ�γ�̼����(MC��M23C6), �������ƾ��绬��, �Ӷ���ֹ���ӻ��˾������Ƶ���������չ, ��߳־�����[9]; (3) ��߹�������, ��Hf�Ͻ������̺���֦����ĸ�Hf������кܺõ������ԡ������Ժ�����ЧӦ, �������ͺϽ������������ߺϽ�����Լ���������[10]. Ȼ��, ����������ºϽ��м�������HfԪ��, �ή�ͺϽ�ij����¶�, ��С�ȴ�������, ���Ͻ����ȫ�����ȴ�����������[10].
���ܹ������Ѿ���ʶ��C, B��Hf���ԶԵ������ºϽ��С�ǶȾ�����ѧ���ܺ͵��������ϸ��ʵ��������������[4,5,6], ��C, B��Hf�ļ�����ܶԵ������ºϽ����ij־�������ܲ���һ����Ӱ��. Ŀǰ����C, B��Hf��ͬ�����Լ�C�ĵ�������Ե������ºϽ�ĸ��µ�Ӧ��������ܵ�Ӱ�췽���Ѿ���һЩ����[11][13]. Chen��[11]�о�����, ��RR2072�Ͻ���ͬʱ����C, B��Hf, �Ͻ�Ĺ����ȴ����¶Ƚ���, �Ͻ��в�����������, ���ͺϽ��������з��ŵ�������, �����������ͺϽ���1050 ��, 152 MPa�����µ��������. Wang��[12]�о�����, ��һ�ֵڶ����������ºϽ��м���0.013% (��������, ��ͬ)��C, �Ͻ���1100 ��, 152 MPa�����µij־����������, ������0.032%C��, �Ͻ�ij־���������Ϊ��̼�Ͻ��һ��. Liu��[13]�о�����, 0.015%��0.05%��C���뵽һ�ֵ�һ���������ºϽ���, ͨ����ߺϽ���M6C�����Լ����ͺϽ������, �������1038 ��, 172 MPa�����µ��������. Ȼ��, Ŀǰ������������ߵ�Hf�ڵ������ºϽ������ѧ���ܷ�����о����Ƚ���, ��������о�������Hf��Ϳ��𤸽�Ժ�С�ǶȾ���ǿ����������[4,5,6], ����Hf�ڵ������ºϽ����֯���³־�������ܷ�����������б���. ��������ྦྷ���ºϽ���Hf����������, Hf����ͨ��Ӱ�����̹����е�Ԫ��ƫ��[14], �ٽ������γ�, �γɵ��۵���[15], Ӱ��Ͻ��/�á������[9]�ȷ�ʽ, �Ե������ºϽ�������ܲ���������Ӱ��.
DD11�Ͻ���һ�ֺ�3%Re�����͵ڶ��������������ºϽ�. �������о���̽����Hf��DD11�����Ͻ���֯�Լ����¡���Ӧ���־����ܵ�Ӱ����ɺ����û���. ����Ϊ�����������ºϽ�ѡ��Hf�ĺ��ʳɷַ�Χ���Ż������ȴ����ƶȡ���ʶHf�Ը��µ�Ӧ���־����ܵ�ǿ�����������ṩ����ָ��.
Ϊ���о�Hf�������������ºϽ���֯�ͳ־����ܵ�Ӱ��, ʵ��ѡ�ñ������ղ����о�Ժ���Ƶ�DD11�Ͻ�Ϊ�����Ͻ�, ������ɷ�(��������, %)Ϊ: Al 6.0, Cr 4.0, Ta 7.0, W 7.0, Co 8.0, Mo 2.0, Re 3.0, C 0.01, Ni����. �ֱ�����������0.15%, 0.40%��0.80% (��������)��Hf�γ�����3�ֺϽ�. 4�ֺϽ�ֱ�����ΪHf-1, Hf-2, Hf-3��Hf-4.
��HRS��������¯��, ������ѡ�����Ʊ�����[001]ȡ���ֱ��Ϊ15 mm, ��Ϊ150 mm �ĵ�����, ��������ʱ�����ٶ�Ϊ3 mm/min. ���ñ�ɢ��Laue��ȷ������ȡ��, ѡ������������[001]����ƫ��С��10�����Ϊʵ�����. ��NETZSCH STA449C�Ͳ��ȷ�����(DSC)��, ��10 ��/min���ʴ�1000 ��������1450 ��, �ⶨ4�ֺϽ�Ĺ����ߺ�Һ����, ������Ϊ���ȷ���������ߵĽ����¶�, Һ����Ϊ���ȷ�ķ�ֵ�¶�. ������������������֦��ƫ����������۵�ԭ��, �Ż����ȴ����ƶ�. ����, �Ͻ�Hf-1, Hf-2��Hf-3����ȫ�ȴ����ƶ�Ϊ1320 �����6 h (����)+1130 ��һ��ʱЧ4 h (����) +870 �����ʱЧ32 h (����); �Ͻ�Hf-4���ȴ����ƶ�ΪԤ���� + 1310 �����8 h (����)+1130 ��һ��ʱЧ4 h (����)+870 �����ʱЧ32 h (����). 4�ֺϽ�ĸ��³־�ʵ��ѡ��1100 ��, 140 MPa�����½���, ʵ����ƷΪ���ֱ��5 mm, ����25 mm, �ܳ���66 mm�ı�����, ��־�������3������(��1������)���Ե�ƽ��ֵȷ��. ���о��в�����ͬ�����ر��Ʊ��˵�2������, Ϊ����֤Hf��DD11�Ͻ�־�����Ӱ����ɵĿɿ���, ����ͬ�������²���ȡ�Ե�2���εĵ�����������(ÿ�ֺϽ��3��)�ij־�����.
������Ʒ����ʴҺΪ1%HF+33%HNO3+33%CH3COOH+33%H2O (�������)��Һ. �ֱ�ʹ�ù�ѧ����(OM)��SUPRA 55�ͳ�����ɨ��羵(FE-SEM)�Ķ��ε���ģʽ(SE)����ɢ��ģʽ(BSE)���еͱ��߱���֯��ò�۲�. ���������õ������[16]�����á����������, ������Image-Pro���������á���ߴ�. ��ͬ����Ʒ����6~8����Ƭ����ͳ��. ����Tecnai G2 F30����羵(TEM)�Գ־ö�����������λ���۲�ͷ���. Ϊ�����Ͽھ�����λ�����ȱ��ζ�λ����̬��Ӱ��, ��ȡ�ĺ����TEM��������Ͽڴ�Լ10 mm, ���û�е��ĥ�����50 ��m����, ����������˫�������, ���ҺΪ: 90%C2H5OH+10%HClO4, ʵ�����Ϊ: -40 ��, -30 mA. ��TEM��, ʹ���ھ�����ΪB=[001]�����Ҳ���ʸ��Ϊg=<020>�����˫���������������Ƭ(3~5��)��ͳ�Ʀ�/�á������λ��������. �ڸ���������, ����ƽ����g=<020>����ʸ���ķ�����ֱ��, ���ⶨ��ֱ����������λ������, �������λ��������С[17][18].
����JEOL JXA-8800R�͵���̽��(EPMA)����̬�Ͻ��Ԫ������ƫ��ϵ��Si����ʱ�ȱ�¶���/�á��ɷַ����ki���в���.
Ԫ������ƫ��ϵ��Si�ɱ���Ϊ:
ʽ��,
�Ͻ�Ԫ��i�ڦ�/�á�����ijɷַ����ki�ɱ���Ϊ:
ʽ��,
ͼ1Ϊ4����̬�Ͻ��OM��. ��ͼ�ɼ�, 4�ֺϽ���֯�����ֵ��͵�֦����ò; һ��֦�����ֱ�Ϊ329, 340, 347��337 ��m. 4�ֺϽ�֦����İ����Ķ������Ϊ(��+�á�)������֯, ��ɫ�Ķȵ�Բ��Ϊ��̬��. ����Hf�������, ��̬����������������, �ֱ�Ϊ5.5%, 8.5%, 9.6%��13.3%. ͼ2ΪHf-3��Hf-4��̬�Ͻ��BSE-SEM��, ��������ʾ����̬������̼�����༰Ni5Hf��ķֲ�λ�ú���ò. ��SEM-EDS��������, �Ͻ�Hf-1�а�ɫ�Ķ���Ϊ����Ta��Nb��MC��̼����, ����Hf��3�ֺϽ��а�ɫ�Ķ����Ϊ����Hf��Ta��MC��̼����. 4�ֺϽ���̼������Ҫ�ֲ���֦���乲����Ե, ���ֲ�����Ŀ�״������״, ̼����ߴ����5~15 ��m֮��, ���������. ��ͳ��, ����Hf���������, 4�ֺϽ�̼����ĺ��������, ��������ֱ�Ϊ0.08%, 0.15%, 0.61%��1.20%. ��EPMA-WDS��������, ��ɫ�Ķ����и���Ni��Hf, ԭ�ӷ�����ԼΪ5��1, �������[10]���о����, ��ɫ�Ķ���ӦΪNi5Hf��. �Ͻ�Hf-1, Hf-2��Hf-3��δ����Ni5Hf��, ���Ͻ�Hf-4������ֲ�����ij�����Ni5Hf��, �ֲ��ڹ�����Ե, ��MC��̼���ﹲ��, ƽ���ߴ�Ϊ6.3 ��m, �������Ϊ0.4%, ��ͼ2b��ʾ. 4�ֺϽ�����̬����Ҫ�ֲ���֦���估������Ե(ͼ1), ��������ֱ�Ϊ0.22%, 0.10%, 0.08%��0.08%. ��1�г���4����̬�Ͻ���һ��֦����ࡢ������̼���P����������IJ������.
ͼ3Ϊ����EPMA����������4�����������Ͻ��и�Ԫ�ص�����ƫ��ϵ��Si. ��ͼ����, ����Ԫ��Re��W��֦�����������ϸ�; Al, Ta��Mo��֦�����������ϸ�. ����Hf����������, Re, W, Al��Ta����ƫ���̶��������, Moƫ���̶���������. �ڻ����Ͻ�DD11������0.80%Hf��(Hf-4�Ͻ�), ReԪ�ص�����ƫ��ϵ����1.6��ߵ�2.3, TaԪ�ص�����ƫ��ϵ����0.7��Ϊ0.5.
![]() | Fig.2 BSE-SEM images of the eutectic region of as-cast alloys Hf-3 (a) and Hf-4 (b)ͼ2 ��̬�Ͻ�Hf-3��Hf-4���������BSE-SEM�� |
![]() | Table 1 Microstructures characterization of as-cast alloys ��1 ��̬�Ͻ�����֯���� |
ͼ4Ϊ�Ͻ�Hf-1, Hf-2, Hf-3��Hf-4��DSC��������, ��ʾ��/Һ�������ȷ����1350~1410��֮��. ��ͼ�ɼ�, ��Hf�������, �Ͻ�Һ������1410 �潵�͵�1389 ��, ��������1373 �潵����1351 ��.
![]() | Fig.3 Solidification segregation coefficients of alloying elements in the as-cast alloysͼ3 ��̬�Ͻ��и�Ԫ�ص�����ƫ��ϵ�� |
ͨ�����෨���Ե�4����̬�Ͻ�ij��۵�ֱ�Ϊ1340, 1338, 1333��1316 ��. �ɼ�, Hf�������ͺϽ�ij��۵�. ͼ5Ϊ�Ͻ�Hf-4��1320 �汣��6 h�������۲����������ֳ��۵�OM���BSE-SEM��. ͼ5a��ʾ������������֦��������, ��������òΪ����Բ�εķ���״��, ���ۿ�ֱ�����ϴ�, �����������ԼΪ7.1%. ͼ5bΪ�Ͻ�Hf-4�ϴ�ߴ��������BSE-SEM��. �ɼ�, ��������Ϊ����Բ�εĹ�����֯, �ڲ����ڲ������״�ͳ���״��ɫ�Ķȵ�Ni5Hf��, ͬʱ�ڲ��ֳ������۲쵽Ni5Hf���Աߴ��ڰ�ɫ�ĶȵĿ�״MC��̼������.
![]() | Fig.4 DSC heating curves of four as-cast alloys (TL��liquidus temperature, TS��solidus temperature)ͼ4 4����̬�Ͻ��DSC�������� |
��������, ����Hf���������, ����ƫ�������, �ȴ�������������С, �������ȴ�����������. ���ǵ��Ͻ�Hf-2��Hf-3ֻ�ȺϽ�Hf-1�ij��۵㽵��2��7 ��, Ϊ����ȴ���Ч��, �Ͻ�Hf-1, Hf-2��Hf-3������1320 ��, 6 h�����ȴ����ƶ�. �Ͻ�Hf-4���ڵ��۵��Ni5Hf��, �����ڲ����ֳ��۵��������ȫ����������֯, ��˶ԸúϽ���ö༶���µ�Ԥ����+1310 ��, 8 h���ƶȽ��й����ȴ���.
4�ֺϽ���ȫ�ȴ���(���ܴ���+����ʱЧ����)��֦���ɦ�/�á���������֯���������. ͼ6a��b�ֱ�Ϊ�Ͻ�Hf-1�ͺϽ�Hf-4��ȫ�ȴ�����֦���ɴ��ĵ�������֯. ��2Ϊ4�ֺϽ���ȫ�ȴ�������Ͻ�֦���ɴ��Ħá���ߴ硢��������Լ���ͨ���ijߴ�������. ͼ6����2����, ������Hf��֦���ɦ�/�á��������֯������Ӱ��.
![]() | Fig.6 Typical microstructures in the dendrite core of alloys Hf-1 (a) and Hf-4 (b) after fully heat treatmentͼ6 �Ͻ�Hf-1��Hf-4��ȫ�ȴ�����֦���ɴ��ĵ�����֯ |
![]() | Table 2 Size and volume fraction of �á� phase, channel width of �� phase in the dendrite cores of alloys after fully heat treatment ��2 ��ȫ�ȴ���̬�Ͻ�֦���ɴ��Ħá���ߴ硢�����������ͨ������ |
ͼ7Ϊ����ȫ�ȴ�����Ͻ�Hf-1, Hf-3��Hf-4��OM��. ��ȫ�ȴ�����IJ����������������̬������֯��������. �Ͻ�Hf-1��Hf-3����ȫ�ȴ�����, ֻ���������IJ����, �������Ϊ1.11%��2.50% (ͼ7a��b); �Ͻ�Hf-4���ڽ϶�IJ����, �������Ϊ5.80% (ͼ7c). ��ȫ�ȴ�����, ��̬̼���ﲿ���ܽ�, 4�ֺϽ�̼������������ֱ�Ϊ0.05%, 0.12%, 0.31%��0.95%. EDS��������, �����̬MC��̼����, �ȴ�����MC��̼������HfԪ�غ����������, ��57%��Ϊ83%, ˵���ȴ�����̼������Ҫ��HfC. ͼ8Ϊ�Ͻ�Hf-1, Hf-3��Hf-4�ȴ�����δ��ʴ��OM��, ����, ��ɫ�Ķȵ�Բ��Ϊ��. ��ͼ����, ��Hf��������, �����������������, �׳ߴ������Ա仯, ����5~10 ��m֮��. �������̬�Ͻ�, ��ȫ�ȴ������ijߴ����������������. ��3�г���4����ȫ�ȴ�����Ͻ�֦����������̼���P����������IJ������.
ͼ9Ϊ4�ֺϽ���ȫ�ȴ�����������ѹ��30%����1100 ��ʱЧ200 h��ĸ�Ԫ���ڦ�/�á�����ijɷַ����. �������, Re, Mo, Cr, W��Co�����ڦ�����, Al��Ta�����ڦá�����. Hf���������, ��Al, W, Co��Ta�ijɷַ����û������Ӱ��, ����Re, Cr��Mo�ijɷַ�����Ϊ�����˽ϴ��Ӱ��, ����kRe�仯��Ϊ����. ����0.15%Hf��(Hf-2), kRe�仯������; ��Hf��������Ϊ0.40%ʱ(Hf-3), kReΪ�Ͻ�Hf-1��1.3��, �ﵽ5.9, ��˵��0.40%Hf�ļ���ٽ���Re������еķ���; ��Hf����������0.80%ʱ(Hf-4), kRe�������, �ﵽ7.2. ͬʱ��Ҫע�����, �Ͻ��м���0.80%Hfʱ, Cr��Mo�ijɷַ����Ҳ��2.2��2.3�ֱ���ߵ�2.8��3.1, ˵��Hf�ٽ���Cr��Mo������з���.
![]() | Fig.7 OM images of alloys Hf-1 (a), Hf-3 (b) and Hf-4 (c) after fully heat treatmentͼ7 �Ͻ�Hf-1, Hf-3��Hf-4��ȫ�ȴ������OM�� |
������, �Ͻ�Hf-1��ƽ���־�����Ϊ117 h; ��Hf������ߵ�0.15%��0.40%ʱ, ƽ���־������ֱ�Ϊ137 ��152 h, ��0.80%Hf������ʹƽ���־������������, Ϊ111 h. Ϊ��֤Hf��DD11�Ͻ���µ�Ӧ���־�������Ӱ�����, ����ͬ�������²��Ե�2����4�ֺϽ�ij־�����. �������, ��2����4�ֺϽ���Hf���������, 1100 ��, 140 MPa�����µij־�����ͬ�������ߺ�, �Һ�0.40%Hf�ĺϽ�־��������. ���, ͨ��2���β�ͬHf�����Ͻ�ij־����ܲ���һ�±���, 0.15%��0.40%Hf�ļ���ԺϽ�ij־��������������������, ���ϸߺ�����Hf (0.80%)�����ͺϽ�ij־�����.
ͼ10Ϊ4�ֺϽ�1100 ��, 140 MPa�־ö��Ѻ����Ͽ�Լ10 mm���Ħ�/�á�����λ������. ͳ�Ʀ�/�á�����λ������ȴ�ƽ��������: �Ͻ�Hf-1ƽ��λ�����Ϊ56 nm, Hf����������ʹ�Ͻ��ƽ��λ�����ֱ��СΪ47, 41��43 nm. ͼ11Ϊ4�ֺϽ�ƽ��λ�������ƽ���־������Ĺ�ϵ. �ɼ�, ��Hf������������0.40%ʱ, ����Hf�������, ƽ��λ������С, ƽ���־��������������, ���Ͻ�Hf-4��ƽ���־������ϵ�, ��������һ����.
![]() | Table 3 Volume fractions of residual eutectic, carbides and micropores in the interdendrite regions of alloys after fully heat treatment ��3 ��ȫ�ȴ���̬�Ͻ��֦����������̼���P��������� |
![]() | Fig.9 Elemental partitioning ratio in ��/�á� phase of alloys after fully heat treatmentͼ9 ��ȫ�ȴ���̬�Ͻ��и�Ԫ���ڦ�/�á������еijɷַ���� |
![]() | Fig.10 ��/�á� interfacial dislocation networks in alloys Hf-1 (a), Hf-2 (b), Hf-3 (c) and Hf-4 (d) after stress-rupture under 1100 �� and 140 MPaͼ10 �Ͻ���1100 ��, 140 MPa�־ö��Ѻ��/�á�����λ������ |
ͼ12Ϊ�Ͻ�Hf-1��Hf-4��1100 ��, 140 MPa�־ö��Ѻ�Ľ��Ͽڴ���������֯. ͼ12a��c�ֱ�Ϊ�Ͻ�Hf-1��Hf-4���Ͽڴ��������OM��. �ɼ�, �Ͽھ����ڴ�������, ���ƾ���֦�������, ������չ�������ֱ�ڼ��ط���. ��ȺϽ�Hf-1, �Ͻ�Hf-4�Ͽ���������ڽ϶�IJ������֯. ͼ12b��d�ֱ�Ϊ�Ͻ�Hf-1��Hf-4�Ͽ��������BSE-SEM��, �������ʾ���Ͽھ��γɦ�/�á�������֯, ͬʱ������չ�����뷤�η���ƽ��. ��ȺϽ�Hf-1, �Ͻ�Hf-4�в������̼�����ƻ������ķ�����֯. ��ͳ��, �Ͻ�Hf-4�־öϿ�������Լ65%�����ƾ��ڲ������̼��������. ��SEM-EDS����, ̼������Ϊ��Hf��Ta��MC��̼����.
3.1.1 ��̬��֯ �����������ºϽ�����ʱ, ������Һ����������ù�����, ����֦��״����, Re��W�ȸ��۵�Ԫ�����֦���ɸ���. ͬʱ, Al��Ta��Ԫ����֦����Һ���. ����֦����Һ������, ����ʣ��Һ���е�����Ũ�ȴﵽ������, ��������(��+�á�)����. ��̬�����ĺ������Է�ӳ����ƫ���ij̶�[19]. Sellamuthu��[7][14] ���о�����, Hf�����������MAR-M200�Ͻ��W, Ti��Al������ƫ��, �������̬(��+�á�)�����ĺ���. ���о���, ����Hf���������, ����Ԫ������ƫ��ϵ����������(ͼ3), �������̳���Re��W��Ԫ����֦����ƫ���̶�����, �������̺���, Al��Ta�ȹ����γ�Ԫ����֦����ƫ���̶�Ҳ�������, ����ʹ��̬����������5.5%����ߵ�13.3% (��1).
��̬��������Ͻ��к��ѱ���, ����Ҫ��2����Դ: ����Һ���������ܽ�����. �����������ºϽ�������������γɵ��͵�����֦����֯, ֦�����Һ�屻�����̵�֦����������, ����������ò���Һ�岹��, �Ӷ��γ���, ������̬������ռ�������ܽ������γɵ�����Ҫ��ö�[20,21]. Chen��[22]��Ϊ, MC��̼�����ں�״���γ�, MC��̼����ľ�������Ȼ���fcc�ľ��������, ����Cԭ��ͨ��ռ�ݻ���������϶��λ�������ľ�������, ���Һ����������������������һ���IJ�������, ��˼�������̬��. Liu��[23]��Ϊ, MC��̼����������γ������̺���, ����ڴִ��(��+�á�)������֯, MC��̼�����ΪϸС����ɢ, ������������֦�����. ���о���, ����Hf���������, ��Hf��MC��̼����ĺ��������(��1), MC��̼���ﲹ������ʱ����������Լ��֦�����������ҲԽǿ. ���, �Ͻ���̬�������������.
3.1.2 �ȴ���̬��֯ ֣���ٵ�[10]���о�����, �ں�Hf (1.96%, ��������)�Ķ���Ԫ��������Ͻ���, Ni5Hf���۵�ϵ�, �Dz����Ͻ���۵���Ҫԭ��. ����, ����������Ͻ��������ɵ�Ni5Hf�ຬ���������, Ni5Hf���������Խ��, �����ȴ�����ij���ҲԽ����. ���о���, �Ͻ�Hf-4��1320 ������ȴ�����, ���۷����ڹ�����֯��Ե��Ni5Hf����Χ(ͼ5), ��˵�������ȴ����¶ȸ���Ni5Hf����۵�, ����Ni5Hf���ۻ����γɸ�Hf����Һ��, ����Һ�ضԹ���������ʴ����, ��ʹ�����ܽⲢʹ�ۻ���������. �����Ŀ��������, ��Hf����Һ��ͨ��L����+�á���L����+Ni5Hf��Ӧ�γɹ�����֯��Ni5Hf��[10]. ���о���, Ni5Hf����γ�������Hf������Ӱ��, ��Hf��������0.40%ʱ, δ����Ni5Hf��, ��������Hf (0.80%)��ٽ����۵�Ni5Hf����γ�, �������ͺϽ�ij��۵�, �������ͺϽ�Ĺ����ȴ����¶�, Ӱ��Ͻ�ľ��Ȼ��̶�[24].
Anton��Gimei[21]�����о����������ڲ�������4�ֿ�����Դ: �ܽ����塢̼��Ӧ�����ܹ�������䵼�µĿ�λ����ɢ���Ʋ����Ŀ�λ�ۼ�(KirkendallЧӦ), ����Ϊ���ܹ����еIJ�ƽ����ɢ����(KirkendallЧӦ)�ǹ�������Ҫ����. ʯٻӱ��[25]���о�Ҳ����, ������֦���ɺ�֦�����Ԫ������ɢ���̲�����KirkendallЧӦ�ǺϽ�������γɵ���Ҫ����. ͬʱ, ͨ��Һ̬������ȴ��(LMC)�Ʊ��ĺϽ���нϵ͵�Ԫ������ƫ���̶�, ʹ��LMC�Ʊ��ĺϽ��ڲ������Ĺ���������ԶС��ͨ����ͳ�������̷�(HRS)�Ʊ��ĺϽ�. Hf�Ƿdz�ǿ��̼�����γ�Ԫ��, ��Hf��MC��̼������������ºϽ������ȶ�����ߵ�̼����[26], �����ڹ����ȴ��������в���ֽ���߷�����ת��, �ɳ�Ϊ���ܹ�����Ԫ����ɢ����������[27].
���о���, 4�ֺϽ��ȴ������������������൱����̬��3��(��1��3), ˵�������ȴ��������в����϶�Ĺ��ܿ�, ����ʯٻӱ��[25]���о���һ�µ�. ���о��Ͻ������̹�����, �����ʵ��ٷ�������, Re��W��Ԫ�ظ�����֦����, Al��Ta��Ԫ�ظ�����֦����, ����Hf�������, ����ƫ���̶�������(ͼ3). �ڹ����ȴ���������, ����2����ɢ���ʲ�ͬ����ɢ��: ֦���ɸ���Ԫ��Re��W��֦�������ɢ����֦���主��Ԫ��Al��Ta��֦���ɵ���ɢ��, ��ͼ13��ʾ, ��KirkendallЧӦһ��.
��Ȼ�Ͻ�Hf-1, Hf-2��Hf-3������ͬ��Ԫ����ɢ����(һ��֦���ۼ���Ϊ(338��9) ��m)��Ԫ����ɢϵ��(�ȴ����ƶ���ͬ), ������ȫ�ȴ�����, ��Hf�ź�������, ����������ʼ�С����(��3). ���������ܴ���������MC��̼������谭�����й�. Hf����Ͻ���, ����Hfԭ����Cԭ���γ�MC��̼����(HfC), �����ȴ�����MC��̼����δ����ת��, ��MC��̼������Hf�����������. ͼ13��ʾΪHfC�谭������ɢͨ��ʾ��ͼ. ����HfC�ߴ�ϴ�(5~15 ��m), ���ڹ����ȴ������̿ɳ�Ϊ֦���ɸ���Ԫ��Re��W��֦�������ɢͨ����֦���主��Ԫ��Ta��֦���ɵ���ɢͨ�����谭[22], ��������2�ֲ�ͬ���ʵ���ɢ�������Ŀ�λ, ���ռ��ٺϽ�������γ�. ��Ҫ˵������, ���о�����Hf�������, һ����, �Ͻ��ƫ���̶������, �ٽ����ܿ����γ�(KirkendallЧӦ); ��һ����, �Ͻ��̼���ﺬ�������, �谭���ܿ����γ�. ��ʵ��������, ����������Hf������߶�����. ��˿����ƶ�, ���о���HfC���谭���ܿ��γɵ����ô�����������ƫ�������������ɢ��λ������.
�������о�[17,28,29,30,31]����, �����������ºϽ���¡���Ӧ���ij־����������Ҫ��á���ߴ��������������ͨ�����ȡ���/�á��ɷַ���ȡ���/�á�����ȡ���/�á�����λ�����硢����ǿ��Ч�����ס��������̼������й�. ���о��������, Hf�Ԧá���ߴ��������������ͨ������������Ӱ��(��2), ���Ԧ�/�á��ɷַ���ȡ���/�á�����ȡ���/�á�����λ�����硢����ǿ��Ч�����ס��������̼����ȴ������Ӱ��.
![]() | Fig.11 Relationship of average interfacial dislocation spacing and average stress rupture life of alloys under 1100 �� and 140 MPaͼ11 1100 ��, 140 MPa�־������ºϽ�ƽ��λ�������ƽ���־������Ĺ�ϵ |
![]() | Fig.12 OM images (a, c) and BSE-SEM images (b, d) of longitudinal sections of stress ruptured fracture of alloys Hf-1(a, b) and Hf-4 (c, d) under 1100 �� and 140 MPaͼ12 �Ͻ�Hf-1 ��Hf-4 ��1100 ��, 140 MPa�־ö��Ѻ�Ľ��Ͽڴ���������֯ |
3.2.1 ��/�á��ɷַ���������� �����������ºϽ���, �á����������屣�ֹ����ϵ, �����߾���������С����, ������ô����
�������������ºϽ���̬����ڼ�, λ���ڦ������ͨ�����˶�, ���ڽ��г��̽����ƵĹ���������������λ����Ӧ, �ڦ�/�á��������֮���γɸ��ӵ���άλ����. Zhang��[17]��Carroll��[33]�о�����, �����������ºϽ��ڸ��µ�Ӧ���µ���С������ʺ����������λ�����ܶ��Լ��Ͻ�Ĵ�����������. ��Ĵ���ȴٽ����Ż���ϸ��λ�������γ�, �Ӷ�ʹλ�������и��/�á�������֯, ������С�������, ������ߺϽ���������. Caron[34]ͬ����Ϊ, ���������Ͻ��о���ֵ��ĸ������, ���Դٽ��ڦ�/�á����洦�γ�Ũ�ܵ�λ����, ���谭λ���˶�. �о�����, Re[30], Mo[18]��Cr[29,35]���ܴ�ʹ�������ºϽ��/�á��������ȸ���, ��/�á�����ƽ��λ������С, ������ߺϽ���µ�Ӧ���ij־��������.
���о���, ��Hf���������, Re, Mo��Cr�ijɷַ���Ⱦ���������, ��Al, W, Co��Ta�ijɷַ����û������Ӱ��(ͼ9). Re, Mo��Cr�ڦû�����Ũ�����, ��Re, Mo��Cr�����������ĵ�����, ʹ��/�á��������ȸ���, ��/�á�����ƽ��λ�������С[36,37]. �Ͻ���Hf����������0.40%ʱ, ��Hf�������, ��/�á�����ƽ��λ�������С, �־��������, ����Hf���DD11�Ͻ���µ�Ӧ���־����ܵ���Ҫԭ��. ��Ҫע�����, �Ͻ�Hf-1, Hf-2��Hf-3�־ö��Ѻ�Ħ�/�á�����ƽ��λ�������־��������нϺõ����Թ�ϵ(ͼ11), �������Թ�ϵ������[17]�о����һ��.
Re, Mo��Cr���������������ºϽ�����Ч�Ĺ���ǿ��Ԫ��[26]38~[40], ����Re�����־����ܵ�Ӱ�����[40]. Reǿ��ƫ���ڦ�����, Re��Ni����ɢϵ��������Ԫ������͵�, ͬʱ���ͻ���ĶѶ�����, �ܻ�ñȴ�ͳ�Ĺ��ܷ�ʽ���õ�ǿ��Ч��, ����������ߺ�Re�Ͻ���������[40,41]. Cr������ߦ�/�á���ɷַ����, ʹ�־ù������γɽ������ķ�����֯�ͽ�С�Ħ�ͨ������, �����������1100 ��, 140 MPa�ij־�����[37]. Mo��ʹ������Re, Mo ��Cr ��Ԫ�غ�������, �����ںϽ�1100 ��, 140 MPa�־����ܵ����[42]. ��Ҫָ������, ��Ũ�ȱ仯�̶���ͬ�������, Re�����־����ܵ�Ӱ��ϴ�, ��������Re�Ĺ���ǿ��Ч��Ҫ��������Mo��Cr[40].
���о�����, ����Hf���������, Re, Mo��Cr�ijɷַ���Ⱦ���������, ��Re, Mo��Cr�ڦû����е�Ũ���������, ʹ��������������, ԭ�Ӽ������õ����, �����˹������и�Ԫ�ص���ɢ����, �谭����ɢ���α�Ľ���, �Ӷ��ԺϽ������ǿ��Ч��[26,38,39]: ������Hf���������, �Ͻ�������ǿ��Ч����֮����, ���ԺϽ����־����ܵ����������Ҫ����.
3.2.2 �ס������̼���P�Գ־����ܵ�Ӱ�� Hopgood��Martin[43]��Ϊ, ��û�д��Թ����;ֲ����۵����������Ϊ����Ч������Դ; Fritzemeier[44]��Ϊ, ���ǵ������ºϽ�ʧЧ���Ƶ���Ҫ��ʼ����, ����������������߸��³־�����. Wilson��[45]����֦����δ��ȫ���ܵĹ�����֯����������CMSX-4�Ͻ���������. Kong��[46]����, ֦���䲻����Ĵִ�á���ʹ��Ե�MC��̼�����ƻ�������֯��������, ��߸�������һ�κ͵ڶ��ε��������, ��������RR2086�Ͻ���������.
���о�����, ��Hf�������, ��ȫ�ȴ������������Խ���, ���������ٳ־ö��ѵ�����Դ, ��������ߺϽ�ĸ��³־�����. ��Hf���������, �������̼���ﺬ�������, �����ڲ�����ͬ�Ĺ����ȴ����ƶ�, �Ͻ�Hf-1, Hf-2��Hf-3�IJ����������̼���ﺬ�����ϵ�, ������ߵĺϽ�Hf-3�������̼����ĺ����ֱ�Ϊ2.50%��0.31%, �Գ־����ܵ����ò�����. �Ͻ�Hf-4���ýϵ͵��¶Ƚ��й����ȴ���, �������̼���ﺬ���ﵽ5.80%��0.95%. �������̼���������֮���������ϵ����ͬ, ����3��֮�������ɲ����ϴ����Ӧ��, �������̼��������������, ��Ϊ���������ķ�Դ��, ����ʹ�����ز������̼���������Ľ�����չ(ͼ12). ͬʱ, �������̼�����ڸ��µ�Ӧ���־����������ƻ���/�á�������֯, ���ؽ��ͺϽ�Hf-4�ij־�����, ���к��������������������͵���������. ���, ��ԺϽ�Hf-3, �Ͻ�Hf-4�Ħ�/�á�����ƽ��λ����������Ա仯, Re, Mo��Cr�ijɷַ���ȸ���, ��������, ����־�����ȴ��������. ����Ҫ��Ͻ�Hf-4��ȫ�ȴ���������϶�IJ������֯��̼�����й�. �������̼�����dz־ö���ʱ�ı�������, ��Ϊ���Ƶ���Ҫ��Դ��[45].
(1) Hf�����������������ͺϽ�Ĺ�/Һ�����¶�, �����̬��֯��(��+�á�)������MC��̼���ﺬ���Լ����ۺϽ�Ԫ������ƫ��. ��Hf�����ﵽ0.80%ʱ, ������Ե����Ni5Hf��, �������ͺϽ���۵�.
(2) �Ͻ���ȫ�ȴ�����, ����Hf�������, ֦���ɦá���ߴ硢�����������ͨ�������������仯, ��֦����������������, �������̼���ﺬ����������.
(3) Hfͨ�����Re, Mo��Cr�ɷַ����, ���Ӧ�/�á���������, ��С��/�á�����λ�����, �ٽ�Re, Mo��Cr�������ƫ��, ��߹���ǿ��Ч��, ���������ȷ�ʽ�������DD11�Ͻ�־�����. ��Hf�����ﵽ0.80%ʱ, �ȴ�����IJ������̼���ﺬ���ϸ�, ���ºϽ�־��������Խ���.
��л�����Ƽ���ѧ�½��������ص�ʵ����֣�����о�Ա���豾�����ı������. ��л�������ղ����о�Ժ����о�����֣���ڵ���̽��ʵ���ϵİ���. ��л�����Ƽ���ѧ�½������Ϲ����ص�ʵ���Һν�ƽ��������ʦ��ɨ��羵����羵ʵ���ϵİ���.
[1] |
|
[2] |
|
[3] |
|
[4] |
|
[5] |
|
[6] |
|
[7] |
|
[8] |
|
[9] |
|
[10] |
|
[11] |
|
[12] |
|
[13] |
|
[14] |
|
[15] |
|
[16] |
|
[17] |
|
[18] |
|
[19] |
|
[20] |
|
[21] |
|
[22] |
|
[23] |
|
[24] |
|
[25] |
|
[26] |
|
[27] |
|
[28] |
|
[29] |
|
[30] |
|
[31] |
|
[32] |
|
[33] |
|
[34] |
|
[35] |
|
[36] |
|
[37] |
|
[38] |
|
[39] |
|
[40] |
|
[41] |
|
[42] |
|
[43] |
|
[44] |
|
[45] |
|
[46] |
|