【摘 要】
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为了满足航天发动机的发展需求,开发了一种新型高性能镍基沉淀强化型Ni-Cr-Fe-Nb高温合金。该合金有望在-253℃～750℃的宽温度范围具备较好的综合性能,且具备良好的低温性能和抗燃烧特性。该项研究尚在进行中,合金的成分仍需进一步优化。为此,本研究瞄准合金元素V、Cu在新型Ni-Cr-Fe-Nb合金中的作用机理,以期为新型Ni-Cr-Fe-Nb合金的成分优化与控制提供依据。研究结果表明,新合金
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为了满足航天发动机的发展需求,开发了一种新型高性能镍基沉淀强化型Ni-Cr-Fe-Nb高温合金。该合金有望在-253℃～750℃的宽温度范围具备较好的综合性能,且具备良好的低温性能和抗燃烧特性。该项研究尚在进行中,合金的成分仍需进一步优化。为此,本研究瞄准合金元素V、Cu在新型Ni-Cr-Fe-Nb合金中的作用机理,以期为新型Ni-Cr-Fe-Nb合金的成分优化与控制提供依据。研究结果表明,新合金的强化相为细小γ’相和γ"相,尺寸15～25nm;合金基体中有弥散的MC型碳化物,尺寸2～5μm;晶界上有不连续颗粒状碳化物。新型Ni-Cr-Fe-Nb合金铸锭中,元素V呈负偏析、元素Cu呈正偏析。合金经均匀化、锻造、热轧,以及固溶+双级时效处理后,V、Cu元素呈均匀分布,且未发现在晶界偏聚。相分析表明,V、Cu主要固溶于γ基体中,有少量进入γ’相。通过热力学计算和试验研究发现,合金中V含量在0～0.8%范围内增加时,新型Ni-Cr-Fe-Nb合金晶粒细化;强化相γ’相和γ"相、碳化物数量均增加,强化相尺寸略有增大,γ相晶格常数增加、γ’/γ错配度有所降低。增加V含量,对合金的室温及650℃的拉伸性能影响较小,但可明显提高合金750℃拉伸强度（屈服强度、抗拉强度分别提高34MPa、80MPa）。增加V含量使合金在750℃/460MPa下的持久寿命有所提高,但当V含量达到0.8%时,持久寿命降低。添加元素Cu,可使新型Ni-Cr-Fe-Nb合金在750℃氧化时快速形成Cr2O3膜,抑制合金内氧化的发生。合金Cu含量在0～1.2%范围内增加时,合金晶粒及强化相尺寸增大,Cu含量≤0.5%时,对合金力学性能无明显影响;但Cu含量≥1.0%时,合金的室温拉伸强度和持久寿命均降低。
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