热处理调控γs′相演化提升新型镍基粉末高温合金强韧性的机理研究

本文系统研究了固溶冷却速率（水淬WQ、油淬OQ、空冷AC、炉冷FC）与双级时效温度对新型挤压镍基粉末高温合金γs′相形貌、尺寸及面积分数的调控规律。研究发现AC+AT（890℃/8h+AC, 760℃/16h+AC）热处理工艺可使γs′相获得最佳立方度与面积分数，实现强度（抗拉强度1592 MPa）与塑性（延伸率20.1%）的协同提升，并揭示了其强韧化机制随γs′相尺寸演变的转变规律。

　　

Highlight

本研究亮点在于通过热处理工艺调控γ_s′相的演化，成功提升了新型挤压镍基粉末高温合金的强度和韧性。最佳工艺（1200℃/2h + AC 和 890℃/8h + AC, 760℃/16h + AC）下获得了优异的综合力学性能。

Initial microstructures

新型挤压镍基粉末冶金高温合金的初始显微组织如图2所示。γ′相在晶内和晶界处均可观察到。图2(a)和(b)区分了初生γ′相(γ_p′)、次生γ′相(γ_s′)和三次γ′相(γ_t′)。γ_p′相尺寸最大，γ_s′相呈现不规则的小雪花状结构，而纳米尺寸的γ_t′相则表现为细小、...

Effect of cooling rate on mechanical properties

随着冷却速率的改变，镍基合金的强度发生明显变化。本文研究的合金高强度主要归因于三种强化机制：晶界强化(σ_GB)、固溶强化(σ_SS)和析出强化(σ_γ′)。不同强化机制的计算公式如下：

晶界强化基于霍尔-佩奇方程：

σ_GB = σ₀ + K_HP/√D

在晶界强化方程中...

Conclusions

本研究调查了热处理工艺对一种新型镍基粉末高温合金中γ_s′相的微观结构和力学性能的影响。主要发现总结如下：

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  (1) 在1200℃固溶处理条件下，晶粒尺寸达到12微米，后续的时效热处理对晶粒尺寸没有影响。然而，时效热处理可以增加γ_s′相的面积分数，并且可以调控γ_s′相的形貌和尺寸...