10Cr-15Co-Ni基高温合金相分析的研究.pdf_大学文库

续上表试样编号热处理 3 1220℃×4小时空+1050℃×4小时空（二次固溶） ·1220D×4小时空+1050℃×4小时+950℃×2小时空（称标准热处理） 5 1220℃×4小时空冷到1070℃×2.5小时空+950℃×2小时空（称等温弯晶工艺） 6 1220℃×4小时3℃/分1050℃+950℃×2小时空（称缓冷弯晶工艺） 7 标准热处理+850℃300小时时效 8 标准热处理+900℃300小时时效化学相分析法为常规电解法，对Y一相采用硫酸铵一柠檬酸水溶液、对微量相（碳、硼化物)采用盐酸一柠檬酸一甲醇非水溶液。微量相剥离及化学分离时试验了电流密度、试剂种类及浓度、时间等因素的影响。在必要时辅助以x射线衍射法。二、试验结采及讨论 1.合金相的鉴定综合相分析法表明，经上述热处理后合金中存在着四种相·(Y一两溶体体除外)±Y'、 MC、M,C及MB,极徽量的夹杂物相忽略不计。现分述如下。 (1)Y'一相表3Y'相流程图剥离Y-相的电解液为1%柠檬酸+1%硫 1%硫酸铵+1%柠檬酸水溶液酸铵水溶液，电流密度20毫安/厘米2，室温。 i=毫安/厘米室温电解量0.1克流程图如下（表3） Y'一一相中各合金元素测定方法为： Ni一丁二肟比色法电解试棒于新电解液中浸泡30分， A1—一铬天菁一S比色法用稀柠橡酸冲洗，洗去Ni: Ti一二安替比林甲烷比色法 M0一硫尿硫氰酸钾比色法在〔盐酸(1：1)+2%柠檬酸)50毫升中， C0一亚硝基一一R盐比色法用超声波振荡器将Y'相从试棒上振荡下来 W—一硫氰酸钾一氯化亚锡一亚钛还原比色法 Cr一二苯碳陵二肼比色法加热煮沸30分，溶液测Ni、A1、Ti、 W、Mo、Cr、Co、V V一组试剂一氯仿萃取比色法 Y'-相中各合金元素的含量及其总量、它们的化学组成相应地列在表4、表5中，同时计算了标准热处理及等温弯晶热处理合金基体固溶体的组成和各合金元素在Y'(Y之间的分配关系（见表6及表7）。由衣4~8不难看出，轧态、一次、二次固溶及标准热处理状态下Y数量大致差不多，约为40~12%，说明合金的沉淀析出倾向性很大。等温及缓冷弯晶工艺，以及850~900℃长时时效使Y数量有所增加，达到46~48℃。应当指出Y数量不仅与热处理有关，而且与W、 Mo、A1、Ti总量有关、当此总量大时，Y数量就多

续上表试样编号热处理 ℃ 小时空 ℃ 小时空二次固溶七沐小时空七小时 ℃ 小时空称标准热处理》一下︷，占土，‘，，曰一妇，自勺，曰﹁︺︹一白， ℃ 一一 ℃ 小时空冷到工 ℃ 小时空 ℃ 小时空称等温弯晶工艺－一二欢，州七－一小时 ℃ 分 ℃ ℃ 小时空称缓冷弯晶工艺一一一一了到标准热处理 ℃ 。小时时效标准热处理卜 ℃ 。小时时效化学相分析法为常规电解法，对丫，相采用硫酸按一柠檬酸水溶液、对微量相碳、翻化物采用盐酸柠棣酸一甲醇非水溶液。微量相剥离及化学分离时试验了电流密度、试剂种类及浓度、时间等因素的影响。在必要时辅助以射线衍射法。二、试验结呆及讨沦合金相的鉴定综合相分析法表明，经上述热处理后合金中存在着四种相一固溶体铸体除外、。及，极敬里的夹杂物相忽略不计。砚分述如下。产一相 · 表」 ‘ 相流程图剥离 ‘ 相的电解液为柠檬酸硫酸钱水溶液，电流密度毫安厘米名，室温。流程图如下表丫，一相中各合金元素测定方法为－丁二厉比色法－铬天曾－比色法一二安替比林甲烷比色法。－硫尿硫氰酸钾比色法。－亚硝基－盐比色法－硫氛酸钾一氯化亚锡一亚钦还原比色法－二苯碳酸二拼比色法－祖试剂一氛仿萃取比色法硫酸钱柠棣酸水溶液二毫安厘米，室退电解克电解试捧于新电解液中浸泡分，用稀柠株酸冲洗，洗去今在〔盐酸十柠橄酸〕奄升中，用超声波振荡器将矛相从试捧上振荡下来加热煮沸分，溶液测、、、、、、、 ‘ 相中各合金元素的含量及其总盘、它们的化学组成相应地列在表、表石中，同时计算了标准热处理及等温弯晶热处理合金浪体固溶体的组成和各合金元素在，’ 之间的分配关系见表及表。由表通不难看出，轧态、一次、二次固溶及标准热处理状态下丫傲最大致差不多，约为切拢，说明合金的沉淀析出倾向性很大。等温及缓冷弯晶工艺，以及。 ℃长时时效使丫傲量有所增加，达到 ℃ 。应当指出傲盘不仅与热处理有关，而且与，。、、总有关、当此总大时，徽就多

MC 面心立方 a=4.321A M,C复杂面心立方a=11.14A M,B.四方结构 a=5.834Ac=3.100A 关于这三个相的详情将在后面“化学分离”部分谈及。 (3)关于MC。合金在标准热处理及缓冷处理状态下是否含有M2C,在国内是有争论的。为了鉴定此相是否存在，采用了化学法及x射线结构分析法。众所周知，M2,C。为富C相，根据富 C相诗点，在还原性的酸性介质中可将M:aCa溶解（可同时溶解部分M,B:),而在氧化性酸性介质中可将M:,C。相饨化而采留。法于以上两点将电解后的阳极沉淀分别处理，测其元资含置（表8）表8 不同溶解法的实验结果试样号处理条件 Cr Ni W Co Mo B 9-1* 10%HzS04\ 50m/ 0.01 0.008 0.01 痕 0.03 0.0035 -2 10%HaP0, 2小时 0.01 0.007 0.01 痕 0.02 0.0026 9-3 HC1(11)、 50m1 0.01 痕痕 0.02 0.0017 -4 2%柠檬酸2小时 0.01 痕痕 0.02 0.0017 9-5 HNO,(11,2%柠痕檬酸50m1,煮沸30 分沉淀破坏后测各 -5 元素痕试样热处理，1220℃×4小时炉冷到1070℃×2.5小时空+950℃×2小时空粗略计算(9-1至9-)表明，所测得之W、Mo、Cr、Ni置基本为M,Bz所结合之量，经HNO,处理后测得铬为痕量，所以不应有M23C,相存在。这一结论同样被x射线结构分析所证实（见图2）。根据经验公式〔2〕，当合金中以原子百分数表示的C/(Mo+0.4W) >3.5(371℃时效)或Cr/(Mo+0.4W)>4.5(038℃时效)，以形成M23C。为主，反之，以M,C为主。通过计算本合金此比值约为2.5.所以也不应有M23C,相析出。 2.合金相的化学分离 MeC n2204胡-1 Co-K。￥这里系指M,Bz+M,C-MC 2.132 S5KV 15mA 之间的相分离。各种相的化学分离主要是基于相化学性质（即对不同试剂的 Mac 2.260 反应能力)的不同，而相的化学性质的差异，主要取决于各相中 MeC M.C 1.957 的元素组成、颗粒度及晶体结 MC MC2.542 MaB M,C 构，其中元素组成是主要因素。 1.842 1.990 2.154 2.486 ,M,B:2.773 2.072 2.589 根据各相中组成元素的区别采用不同试剂进行选择性溶解，以达到互相分离的目的。图2 号试样阳极沉淀总量衍射国 151

面心立方 ‘ 人。复杂面心立方 “ 入四方结构入人关于这三个相的详情将在后面 “ 化学分离” 部分谈及。关于。。合金在标准热处理及缓冷处理状态下是否含有。，在国内是有争论的。为了鉴定此相是否存在，采用了化学法及射线洁构分析法。众所周知，为富相，根据富相寺点，在还原性的酸性介质中可将。。溶解可同时溶解部分 ‘ ，而在权化性峻跳介贡巾可降，。相沌化而呆留。丢于以上丙气将电解后的阳极沉淀分别处理，测其元素含盈表表不同溶解法的实验结果试样号处理条件 … ’ ‘ 。一， … ‘ 、 … 痕一 ‘ ” ‘ ，’ 时 “ · ‘ 。 · ” · ‘ 痕】。 · 。。 · 。一、， … 痕一寝，。。 … 。。。柠橄酸小时疲一寝一，柠疲一一一一一】极酸。盆佛一。兀不很一一一一一试样热处理 ℃ 小时炉冷到 ℃ 小时空 ℃ 小时空粗略计算一至一表明，所测得之、。、、盈基本为所结合之，经处理后测得铬为痕量，所以不应有。相存在。这一结论同样被射线结构分析所证实见图。根据经验公式〕，当合金中以原子百分数表示的。。》 ℃时效或八 ℃时效，以形成为主，反之，以。为主。通过计算本合金此比值约为凡听以也不应有。相析出。合全相的化学分离于‘ 这里系指一之间的相分离。各种相的化学分离主要是基于相化学性质即对不同试剂的反应能力的不问，而相的化学性质的差异，主要取决于各相中的元素组成、颗粒度及晶体结构，其巾元素组成是主要因素。根据各相中组成元素的区别采用不同试剂进行选择性溶解，以达哪互相分离的目的。 ’ 翻口口好吕一口人图号试样阳极沉淀总衍射图乒不

M,B:是高温合金中常见的一种硼化物。在W、Mo含量高的镍基合金中，它除含Cr外还含W、Mo等元素，晶体结构为U,S:型四方结构，它的化学性质与Cr2B,及CrzB有区别。在酸性溶液中需有适当的氧化剂才能将其完全溶解〔3)。 M,C以W、Mo为主，复杂面心立方结构。MC以Ti为主，简单面心立方结构。两者都溶于氧化性酸性介质中，因此只能根据它们抗氧化能力的差异，采用不同的氧化剂进行选择性溶解。显然，要把它们绝对分开是很困难的，现采用计算法求出M,B,组成，用(NH)2 S,O,溶解M,B,+M,C,通过B量扣除MaB:得到M。C,然后用HNO3溶解MC,使其达到相分离的目的。 (1)M,B,组成的测定：由于在复杂的镍基合金中所形成的M,B2不能被还原性酸全部溶解，而在用高锰酸钾的酸性溶液溶解M,B:时往往有部分富Ni、Co的M。C也同时被溶解，因此，想通过选择性溶解来测MaB:含量是困难的。现选用了M,G含量低、且M。C中Ni、Co含量极少的试样，在1%高锰酸钾的硫磷混酸溶液中，测定硼化物的含量及组成，测得结果见表9。浅9 M,B2中各元素的含量试验序号 Cr Mo Ni W Co B M/B 1 0.027 0.014 0.025 0.015 0.015 0.0094 1.16 2 0.027 0.016 0.030 0.010 0.010 0.0096 1.56 3 0.025 0.012 0.014 0.010 0.010 0.0085 1.36 4 0.028 0.014 0.019 0.010 0.010 0.0098 1.36 5 0.030 0.014 0.025 0.004 0.011 0.0087 1.68 6 0.028 0.013 0.015 0.004 0.006 0.0083 1.35 7 0.027 0.015 0.017 0.004 0.007 0.0089 1.33 平均值 0.014 0.014 0.021 0.008 0.009 0.0091 1.47 根据表9中各元素含量及M/B比值，经过计算，合金中M,B:的平均组成为： (Crp.44Mo.13W。.30Ni。.2gCo。.1z)z.4Bz (2)M.C及MC的测定： M,C与MC的分离方法文献中很少有报道〔4)。M。C是W、Mo含量较高的钢或合金中常见的碳化物相。在高温合金中首先形成的是MC相，而MC相中除含Ti外，对本合金来说，尚可固溶相当量的W、Mo,因此就给这两相的分离增加了困难。在用(NH,)zS,O。作为氧化剂来分离M。C及MC时，需要注意的是氧化剂的能力要恰到好处，以避免M。C溶解不完全或MC同时被溶解。考虑到(NH,):S:O,的电位随酸度的增大而降低，(NH,),S,O。在热溶液中分解很快，分解的同时又放出大量的酸这些特点，在10%的硫磷混酸中分别用不同浓度的(NH,).S,0,(5%,10%,15%,20%),不同加热时间(0.5,1.0,1.5小时)，以及分批加入或两次溶解等方法，反复试验了溶解M,C的适宜条件。最后确定溶解M。C的适宜条件为：〔20%(NH),S,0,+10%H,S0,+10%H,P0,)0毫升水浴加热50~70（视合金热处理工艺及M,C颗粒度大小而定)。用以上条件测定了各种处理状态的合金中M,C+M,B, 的含量，最后将沉淀用(HNO,(1:1))50毫升+2克柠檬煮沸30分钟，溶解测定MC。现将 152

是高温合金中常见的一种硼化物。在、。含盆高的镍基合金中，它除含外还含、。等元素，晶体结构为。型四方结构，它的化学性质与及有区别。在酸性溶液中需有适当的氧化剂才能将其完全溶解〔〕。。以、。为主，复杂面心立方结构。以为主，简单面心立方结构。两者都溶于氧化性酸性介质中，因此只能根据它们抗氧化能力的差异，采用不同的氧化荆进行选择性溶解。显然，要把它们绝对分开是很困难的，现采用计算法求出，组成，用 ‘ 。溶解，通过盆扣除得到。，然后用。溶解，使其达到相分离的目的。 ‘ ，组成的测定由于在复杂的镍基合金中所形成的不能被还原性酸全部溶解，而在用高锰酸钾的酸性溶液溶解时往往有部分富、的也同时被溶解，因此，想通过选择性溶解来测。含最是困难的。现选用了。含量低、且中、。含量极少的试样，在高锰酸钾的硫磷混酸溶液中，测定硼化物的含量及组成，测得结果见表。表。中各元素的含量试 ” ” 全一卜一 ‘ · “ ，‘ 。 · 。 “ ” · 。 ” · ” ‘ ” · 。， · ” 。且‘ 坐‘ · ‘ “ ” · ” ” · ” ， ” · ” ” · ” ‘ ” · ” ‘ ” · ” ’ · ” ” ” · ” ” · ” ‘ ” · ” ‘ 】 ” · ” ‘ ” ， “ ‘ ” · ” 】 ‘ · ” 魂 ” · ” ” · “ ‘ ” · ” ‘ ” · “ ‘ ” ， ” ‘ ” · “ ， ’ · ” ” ” · ” ” · ” ‘ ” · ” ” · “ ” · ” ，‘ ” · ” ‘ · “ “ “ · ” 】 “ · “ ‘ ” · 似】 ” · ” 。】 “ · ” “ · ‘ · ” 了 ” · ” ‘ ” ‘ ” · ‘ ” · ” “ · “ “ · “ ’ · ” 平均值 “ · ” ， “ · ” ， ” · ， ” · ” 。 ‘ ” · ” ” · ” ， ‘ · ，根据表匀中各元索含及比值，经过计算，合金中的平均组成为。 ‘ 气。一。。。。。。及的测定。与的分离方法文献中很少有报道〔〕。。是、含里较高的钢或合金中常见的碳化物相。在高温合金中首先形成的是相，而相中除含外，对本合金来说，尚可固溶相当的、。，因此就给这两相的分离增加了困难。在用 ‘ 。作为氧化剂来分离及时，需要注意的是氧化剂的能力要恰到好处，以避免。溶解不完全或同时被溶解。考虑到 ‘ 。的电位随酸度的增大而降低， ‘ 。在热溶液中分解很快，分解的同时又放出大量的酸这些特点，在的硫磷混酸中分别用不同浓度的 ‘ ，。，，，不同加热时间，。，小时，以及分批加入或两次溶解等方法，反复试验了溶解。的适宜条件。最后确定溶解的适宜条件为 ’ 〔沁 ‘ 一 ‘ 玉。 ‘ 〕毫升水浴加热、视合金热处理工艺及颗粒度大小而定。用以上条件测定了各种处理状态的合金中。。的含量，最后将沉淀用毫升克柠檬煮沸分钟，溶解测定。现将不乒

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