定向凝固镍基高温合金的反常屈服和中温脆性行为

摘要

采用真空冶炼和定向凝固工艺制备一种具有优异抗腐蚀性能的镍基高温合金，并利用光学显微镜、扫描电镜和透射电镜研究合金的微观组织，分析合金在不同温度下的拉伸性能。结果表明，除γ′颗粒和γ基体外，在合金晶界上析出了一些MC碳化物、M3B2硼化物和Ni5Hf相。合金拉伸性能对温度有很强的依赖性，并呈现明显的的反常屈服和中温脆性行为。在650℃以下，合金的屈服强度随着温度的升高而略微降低，但抗拉强度几乎没有变化。当温度在650℃和750℃之间时，合金的屈服、抗拉强度快速升高，但拉伸塑性显著降低，并在700℃时达到最低值。当温度进一步升高时，合金的屈服、抗拉强度逐渐降低，塑性升高。透射电镜观察发现，在低温条件下，位错切割γ′是主要的变形机制；在高温条件下，位错绕过γ′是主要的变形机制；由位错切割γ′转变至位错绕过γ′的温度约为800℃。合金的反常屈服和中温脆性行为主要归因于合金中高的γ′含量。此外，碳化物和共晶组织对合金的中温脆性行为也有影响。