金属学报

作者：杨明辉, 李星吾, 孙崇昊, 阮莹

单位：西北工业大学 物理科学与技术学院 西安 710072

关键词：Monel K-500合金,定向凝固,固态相变,生长速率,微观组织,力学性能,

基金：国家自然科学基金项目(52073232, 52225406, 52088101);陕西省科技创新团队项目(2021TD-14)

Monel K-500合金具有优异的耐腐蚀性能和良好的力学性能，被广泛应用于化工、船舶等领域。为研究定向凝固(DS)与固态相变双联协控技术对合金力学性能的作用机制，在不同生长速率下采用定向凝固和双联协控技术制备了Monel K-500合金，并对合金的微观组织和拉伸性能进行了分析。结果表明，定向凝固条件下合金的微观组织由γ相枝晶构成。当生长速率由100 μm/s减小至5 μm/s时，DS合金凝固时的温度梯度增大，在生长速率和温度梯度共同影响下枝晶组织逐渐粗化，合金中Cu元素偏析减弱且γ相织构强度增大，合金屈服强度与抗拉强度分别从248和421 MPa提高至288和487 MPa，延伸率由63.4%增大至69.9%。定向凝固与固态相变双联协控条件下，γʹ沉淀强化相析出，且微观偏析进一步减弱。随着生长速率减小，双联协控合金的屈服强度与抗拉强度增大，延伸率先减小后增大，裂纹由穿晶与沿晶混合扩展模式转变为以穿晶为主的扩展模式。断裂后合金中γ相晶体取向分析表明，合金中与择优生长方向<001>取向不一致的杂晶会引起晶粒内位错密度增大，从而导致合金延伸率降低。而晶粒细化有利于合金变形过程中应力的均匀分布，提高合金延伸率。相比于定向凝固，生长速率为5 μm/s时，双联协控合金的屈服强度与抗拉强度分别提高了34%和41%。

来源：2025年第4期

《金属学报》期刊编辑部

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