金属学报

作者：曹姝婷, 赵剑, 巩桐兆, 张少华, 张健

单位：1.中国科学院金属研究所 师昌绪先进材料创新中心 沈阳 110016；2.中国科学技术大学 材料科学与工程学院 沈阳 110016；3.西安航天动力研究所 西安 710100

关键词：镍基高温合金,凝固,析出相,Cu,拉伸性能,

基金：国家自然科学基金项目(52150233,52203301);中国科学院重点部署项目(ZDRW-CN-2021-2-1)

随着我国液氧煤油火箭发动机推力的不断提高，亟需一种强度更高、抗富氧燃烧性能更好的新型高温合金材料。K4061合金属于第二代抗富氧烧蚀高温合金，与第一代抗富氧烧蚀高温合金相比，合金成分的显著特点是添加了Cu元素。但是，目前关于Cu在高温合金中的作用机制研究较少。因此，本工作在热力学相平衡计算的基础上，结合DSC、SEM以及TEM实验，研究了添加(1%~10%)Cu (质量分数)对K4061合金析出相以及Cu元素分布的影响。热力学计算结果表明，K4061合金在平衡凝固过程中，首先从液相中析出γ基体，随着液相溶质元素成分逐步提高，在凝固末期又从液相中析出MC型碳化物。此外，Cu的添加对于K4061合金的平衡凝固路径没有显著影响，但会降低K4061合金的固/液相线温度和MC的析出温度。实验结果表明，与平衡凝固不同，在K4061合金的实际凝固过程中，除了γ基体和MC型碳化物之外，在凝固末期还会析出δ相。不同Cu含量的K4061合金中析出相种类并未改变，这与热力学计算结果一致，但是在添加Cu的K4061合金中未观察到富Cu相并且Cu元素也没有偏聚到晶界或者碳化物相中。TEM观察结果表明，Cu富集在强化相内，且会增大强化相尺寸。此外，Cu的添加会降低合金的室温和750℃高温抗拉强度。

来源：2024年第9期

《金属学报》期刊编辑部

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