高铬含量对镍基单晶超合金中γ'析出物粗化行为的影响:与含铼超合金的对比研究

《Scripta Materialia》:Effect of high-Cr content on the coarsening behavior of γ' precipitates in Ni-based single crystal superalloys: A comparative study with rhenium-containing superalloys

【字体: 时间:2025年11月07日 来源:Scripta Materialia 5.6

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  高Cr镍基单晶超合金长期热暴露下微结构稳定性研究显示,0Re13Cr合金因Cr基体富集显著降低γ/γ'界面扩散率和能量,其γ'相粗化率最低,优于0Re10Cr和2Re10Cr合金。铈添加调控Cr分布对析出相稳定性的影响及扩散机制研究为燃气轮机合金开发提供新思路。

  
Muchun Hou|Fan Lu|Longfei Li|Song Lu|Siliang He|Dong Wang|Jian Zhang|Qiang Feng
北京科技大学先进金属与材料国家重点实验室,北京,100083,中国

摘要

本研究探讨了在900°C下长期(>10,000小时)热处理过程中,不含Re的高Cr镍基单晶(SX)超合金(0Re13Cr)的微观结构稳定性,并将其与两种含Cr量较低且分别含有/不含Re的超合金(0Re10Cr和2Re10Cr)进行了比较。结果表明,0Re13Cr合金的γ'相粗化速率低于2Re10Cr合金,而0Re10Cr合金的γ'相粗化速率最高。这凸显了Re和Cr在沉淀物稳定中的作用。原子探针断层扫描分析表明,0Re13Cr合金中γ'相的粗化速率最低,这归因于γ基体中Cr的富集程度较高,从而显著降低了有效扩散速率和γ/γ'界面能。这些发现表明,在不引发拓扑密排相沉淀的情况下增加γ基体中的Cr富集程度,有助于开发出适用于工业燃气轮机的经济型镍基SX合金。

章节摘录

CRediT作者贡献声明

Muchun Hou:撰写初稿、可视化处理、数据验证、软件使用、方法设计、实验研究、数据整理。Fan Lu:数据分析、数据整理。Longfei Li:撰写稿件、审稿与编辑、项目监督、资源调配、方法设计、资金申请、数据分析、概念构思。Song Lu:撰写稿件、审稿与编辑、数据分析。Siliang He:撰写稿件、审稿与编辑、数据分析。Dong Wang:撰写稿件、审稿与编辑、项目管理、资金协调

利益冲突声明

作者声明他们没有已知的可能影响本文研究结果的财务利益或个人关系。

致谢

本工作得到了国家重点科研计划(项目编号:J2019-VI-0010-0124)、国家自然科学基金(项目编号:52331005、91860201、52271042、52171095)以及燃气轮机科学中心(项目编号:P2022-C-IV-001-001)的支持。
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