GH36合金中的VCM23C6和高温持久缺口敏感性

D0I:10.13374/j.issn1001-053x.1985.01.014 北京钢铁学院学报 1985第1期 GH36合金中的VCMC6 和高温持久缺口敏感性 高温教研室苗柏和谢锡簪 摘要 使用薄膜TEM直接观察了成分相近热处理制度不同的两个炉号GH36合金的 基本组织，使用SAD和DF技术做物相分析。结果表明，合金经正常热处理后析出细 小弥撒分布的VC,尺寸约在2nm~l2nm,还有MzC。和N,C、其中VC和M2Cg 与合金基体的取向关系是〔011)vc∥(011)M∥〔011)M2C。,(111)vc∥(111)M∥ (111)M2C8,(200)vc∥(200)M∥(200)M2Cg;通过补充时效后合金中VC 颗粒聚集长大，晶界析出的M:C。更多，这种组织及晶界状态有利于改善合金的 持久缺口敏感性。 一、前 言 (GH36合金是以炭化物强化的铁基高温合金。生产中尽管有的炉号有持久缺口敏感性， 但是由于该合金比较便宜、性能尚可满足使用的要求，因此，该合金仍然是我国目前广泛使 用的航空发动机的涡轮盘材料之一。这个合金是一个老牌号，但是由于五十年代电子显微镜 的应用和技术还没有象现在这样广泛深入；而且，后来的研究又都注重新材料的开发和应用 上面，象GH36这样老的合金虽经前人的大量工作1·]，尚缺乏透射电镜的直接观察和 分析。例如，合金中析出的VC、M2C。形态如何？合金中VC与M:3C同基体有无取向关 系？不同热处理的VC颗粒究竟有多大？这些问题都需要弄清。特别是当我们要进一步研究 GH36合金持久缺口敏感性以及在蠕变、疲劳等试验条件下合金的力学行为[⑧]时，弄清， GH36合金的基本组织特征，析出相的大小及其与基体的取向关系都是至关重要的。 本文主要使用TEM薄膜技术直接观察不同炉号的GH36合金的基本组织，使用TEM、 SAD及DF技术作物相分析，用Moire Pattern和DF铰精确地测定了VC及M2aC:的尺 文中缩写字母： TEM透射式电子显微镜； SAD选区电子衍射， DF暗场， CDF中心暗场： BF明场； ZAP电子衍射带轴花样。 12

北 京 铜 铁 学 院 学 报 第 期 合金中的 和高温持久缺口 敏感性 · 高温教研 室 苗柏和 谢锡兽 摘 要 使用薄膜 直 接 观察 了成分相近 热处 理 制度不 同的两个 炉号 合金 的 基 本组 织 ， 使用 和 技术 做 物相分析 。 结果表 明 ， 合金经 正 常热处理 后 析 出细 小 弥散分布 的 ， 尺 寸约在 二 ， 还 有 。 。 和 。 、 其 中 和 。 。 与合金 基体 的取 向关 系是 〔 〕 。 了〔 〕 了〔 〕 。 ， 。 了 川 ， 。 ， ’ 了 了 ‘ 。 ， 通过补充 时效后 合金 中 颖 粒聚 集长 大 ， 晶界析 出的 。 更 多 ， 这种组 织 及 晶界状态 有利 于 改善合 金 的 持久缺 口 敏 感性 。 、 前劝 明 、 诊 合 金是 以 炭 化物强 化 的 铁 基高 温合 金 。 生 产 中尽管 有 的 炉 号有持 久缺 口 敏 感 性 ， 但是 由于该 合金比 较便宜 、 性能 尚可 满足使用 的要求 ， 因 此 ， 该 合 金仍 然是我 国 目前 广泛 使 用 的航空 发动机 的 涡轮盘 材料之一 。 这 个合金是一个老牌 一 号 ， 但是 由于五 十年代 电子显微 镜 的应用和亥禾还 没 有 象现 在这 样广泛 深入 而且 ， 后 来 的 研究 又都注重 新材料 的开 发和应 用 上面 ， ‘ 象 这样 老的 合金 虽 经前人 的 大量工 作 汇‘ ’ ‘ ， 尚缺 乏透射 电镜的直 接 观察 和 分析 。 例 如 ， 合 金 中析出的 、 ， 。 形 态 如 何 合 金 中 与 。 。 同 基体有无 取 向关 系 不 同热处 理 的 颗粒 究 竟有多大 这 些 问题都需要 弄清 。 特别是 当我 们要进 一 步研究 合金持 久缺 口 敏 感性以及在蠕 变 、 疲 劳等试验 条件 下合 金 的 力学 行 为 “ “ 〕 时 ， 弄清 ， 合 全的 基本组织 特征 ， 析 出相 的大小及其 与基体 的取 向关 系都是 至关重要 的 。 本文主 要使用 薄膜技术直 接 观察 不 同炉号 的 合 金 的 基本组织 ， 使用 、 及 技 术 作物相分析 ， 用 和 较精确地 测定 了 及 。 。 的尺 文 中缩 写 字母 透射式 电子 显微镜 选 区 电子衍 射， 暗场 中心 暗场 ， 明场 电子衍射带轴花样 。 DOI ：10．13374／j ．issn1001－053x．1985．01．014

寸，同时分析了VC与基体，M23C。与基体的取向关系，并进-·非从泉铲组织结构角度 分析不同试验条件下GH36合金的力学行为打下基础。 二、实 验 1.材料及热处理 试验用料取自齐齐哈尔钢厂电炉加电渣生产的H36命金。为了对比，选用两个炉号 GH36合金材料，其化学成分见表1。 表1 试料的化学成分，wt% 炉号 C Si Mn S P Cr Ni Mo V Nb 140012 0.38 0.53 8.97 0.003 0.02 12.78 7.74 1.29 1.52 0.28 140019 0.37 0.50 9.00 0.0040.01912.85 7.45:1.27 1.46 0.31 两个炉号试料的热处理制度分别是：140012炉料为标准热处理，即1130±10℃/3hr水 升温 冷+660±10℃/14hr→750±5℃/16hr空冷，10019炉料为标准热处理后再加790±5℃/ 10hr空冷补充时效。 试料经热处理后，分别做常规力学性能试验。 2.试验方法 制备TEM样品：经过热处理的两炉试料棒用钼丝切割成厚0.2mm的薄片，随后在水 砂纸上双面磨制，从250#~800顺序减褲到30~40μ厚，最后经过双喷电解抛光穿孔，电解 液为10%过氯酸+乙醇，电解液温度为-20~-30℃。 制好的电镜薄膜样品，在带有双倾样品台的JEM一200CX和EM一400T型TEM上进行 观察，使用SAD得到典型的ZAP,配合DF技术进行物相分析并确定析出相与基体的取向 关系，在电镜中倾动样品获得析出相与基体的平行Moire Pattern效准确地测定VC的颗 粒大小。 三、结 果 1.合金的力学性能及基本组织 140012和140019两种试料经不同热处理后的常规力学性能列于表2,650℃持久性能列于 花3。 由表2可见，两种试料的常规力学性能均符合技术标准要求。经标准热处理的140012试 料具有较高的强度，而经过标准热处理+790℃/10hr补充时效的140019试料强度明显偏低。 由表3可见，140012试料存在着严重的持久（缺口敏感性）缺口敏感系数入=T缺口/π光滑 分别为0.15和0.085)而140019试料则无缺口敏感性（入分别为1.36和1.08）。由表3还可以 看出140019试料比140012试料的持久塑性高得多。 两种试料的基本组织是相似的，除Y基体外还有细小弥散分布的VC,条状M:C。以及 大块一次NbC,见图1~3,140012炉号的VC颗粒更细小，（见图1b,VC的DF给出的VC 13

寸 一 ， 同时分析 了 与 基体 ， 。 。 与基体 的取 向关 票 ， 分 析 不 同试验条件 下 合金 的 力学 行为打下 基础 。 乒认 ， 川 一 牛 从显 扭件 织 织 结 构 角度 二 、 实 验 材料 及热 处理 试 验 用料 取 自 齐齐哈 尔 钢厂 电炉加 电渣生 产 的 合 金 。 为 了对 比 ， 选 用 两 个 炉号 合金材料 ， 其 化学成分 见 表 。 表 试料 的 化学 成分 ， 炉 号 … · … ’ · … 。 。 。 口骊 一 …一 瓦扩 。一而 。 子 一砚子 飞而 一 一丽 一 几而 一 一 一 丽 丁又‘“ 一 一 一 升 一 一 丽 少三… 两个 炉号 试料 的热处理制 度分 别是 炉料 为标 准热处理 ， 即 士 ℃ 水 升 温 冷 士 一 士 空 冷 炉 料 为标 准热 处理后 再 加 士 ℃ 空 冷补充 时效 。 试料经 热处理后 ， 分 别做常规 力学 性能试 验 。 试 验方 法 制备 样 品 经过 热 处 理 的 两 炉 试料 棒用 钥 丝 切 割成厚 的薄 片 ， 随后 在 水 砂纸 上双面磨制 ， 从 书 一 煞顺 序 减薄 到 林厚 ， 最后 经过 双 喷 电解抛 光穿孔 ， 电解 液 为 过 氯酸 乙 醇 ， 电解液 温度 为 一 一 ℃ 。 制 好 的 电镜 薄膜样 品 ， 在带有 双倾 样 品 台 的 一 和 一理 型 仁进 行 观察 ， 使用 得 到 典型 的 ， 配合 技 术进 行物 相 分析 并确 定 析 出相 与基 体 的 取 向 关 系 ， 在 电镜 中倾 动样 品 获得析 出相 与 基 体 的平 行 川 效 准确 地 测 定 的 颗 粒 大小 。 三 、 结 果 合 金 的 力学 性能 及 基 本组织 和 两 种 试料 经 不 同热处理后 的常规 力学 性能 列 于 表 ， “ ℃持久性能 列 于 表 。 由表 可 见 ， 两 种 试 料 的 常规 力学 性能均符 合技 术标 准要 求 。 经标准 热处理 的 试 料 具有较高 的 强度 ， 而经过 标准热处理 ℃ 补充 时效 的 试料强度 明显 偏 低 。 由表 可 见 ， 试料存 在着严重 的持 久 缺 口 敏 感 性 缺 口 敏 感 系数 入 缺 门 灯丹 分另 为。 ， 和 而 试料贝 无 缺 口 敏 感 性 入分 另 为 和 。 由表 还 可 以 看 出 试料 比 试料 的 持 久塑性高 得 多 。 两种 试料 的 基本组织是相似 的 ， 除 丫基体 外还 有细小弥散分布 的 ， 条状 。 。 以 及 大块一次 ， 见图 ， 炉 号的 颗粒更 细小 ， 见 图 ， 的 给 出的

表2 常规力学性能 光滑 拉伸 缺口拉伸 炉号 温度℃ HB r=0.75mm ob 00,2 8 % On-b 140012 室温 101.5 72.5 21.2 37.8 3.45 101.5 72.2 130.0 21.0 36.5 3.40 140019 室温 93.4 60.5 22.6 34.9 3.60 94.0 60.9 22.2 125.96 36.4 3.50 140012 650 59.6 46.9 19.6 42.0 86.5 59.7 45.8 16.8 48.2 86.6 140019 650 54.7 41.0 20.0 45.0 77.6 55:1 40.7 21.2 42.0 81.0 表3 650℃持久性能 号 应力 光滑 试样 缺口试样 kg/m m2 8 =0.15mmt ψ 108:35 3.20 8.57 8:57 38 0.15 55:10 3.20 12.34 16:25 140012 35 15930 2.70 11.64 17:35 184100 2.80 7.47 11：40 0.085 35:05 14.40 19.00 38:45 38 49：05 12.08 22.56 107:10 1.36 56:50 10.80 26.33 46：20 140019 51:40 20.0 29.44 98:15 35 91:5 16.0 29.72 93:50 1.08 101￥55 12.0 11.61 72:15 颗粒)，晶界附近M:C,较少，（见图3a)140019炉号VC颗粒较大（见图2b,VCDF象） 晶界附近MzC。密集分布（见图3b),这些结果与x线和化学相分析的结果是一致的】。 2.VC,M2aC。与合金基体的取向关系 图1C,2C都是合金基体+VC+M2sC的复合电子衍射花样，由图可见除了基体，VC, M:sC。的主衍射斑点外还有因动力衍射效应产生的卫星斑点。图1c中环状衍射花样是样品 表面NiO的衍射。图1c是〔112)复合衍射，图2c是(011)衍射。 从上述结果中可以清楚地看到VC和M:C。与基体有明显的共格取向关系，即： (011)c∥011)M∥〔011)M2sc,(111)Mc∥(111)M∥(111)M:sC。,(200)vc∥(200)M∥ (200)M23Ce, 3.Moire Pattern 图4是基体和Mz3C,的平行Moire Pattern及相应的电子衍射（见图4b右下角）。 Moire Pattern的形成条件是两个晶体在入射电子束方向很薄，两部分晶体重叠、反射面 相平行且有不同的面间距，这种情况下形成的Moire Pattern ts1相当于两种晶体光栅平 14

表 常规 力学 性能 炉 号 ’ 温度 ℃ 光 滑 拉 伸 仃 缺 口 拉伸 口 一 室 温 斤叮‘了，︺自 一 一 只 一一卜工 一 ︸﹄ 土 室 温 ’ · 王 「 峨 。 ，。 。 。 ’ 一 表 ℃持 久性 能 、 … 光 滑 试 样 ‘ 、 中 、 。 应 力 儿 ’ 曰 娥 “ 卜 缺 口 试样 炉 号 ，， 价 仁 一 一一 布一 一 一 一一一 一一 － 刀 乙 。 ‘ 了只气厂兰一 下 久 一 。 ‘ 一 … ‘ 各 吟 一 ’ 一 … 一 － … 。 。 。 ‘ ’ …几 ， ， 户 ， 。 。 。 。 。 。 ， 。 ， 。 。 ‘ 。 · 乙 乙 · 。 ‘ 乙。 少一－ － － ’ ， 土匕 。 ’ ” 。 。 乙 。 · 乙 。 。 ， ‘ · “ ， ‘ 土 ， ， ‘ “ 。 八 八 。 二 一 ， ， ， ， 一 … ’ · · ， 一－ －－ 一一 二－一－一一－ 一 －一－ ’ · ， ， 二 。 … 二 一 …… …‘份 ’ ， ‘ · 二 ‘ 笠立 … 了 ” · · 颗粒 ， 晶界附近 。 。 较少 ， 见 图 一 炉 号 颗 粒 较大 见 图 ， 一象 晶界 附近 。 密集 分布 见 图 ， 这 些 结果 与 线 和 化学相 分 析 的结果 是一致 的 ” 。 ， 。 。 与合 金 基体 的 取 向关 系 图 ， 都 是 合 金 基体 十 。 的 复合 电子衍 射 花样 ， 由图可 见除 了基体 ， ， 。 。 。 的 主衍射斑 点外还 有 因 一 动 力衍射效应 产生 的卫 星斑点 。 图 中环状 衍射花样 是 样 品 表面 的 衍射 。 图 是 〔 〕复合衍射 ， 图 是 〔 〕衍射 。 从 上述结果 中可 以清楚地看 到 和 。 与基体有 明显 的共格取 向关 系 ， 即 〔 〕 。 〔 〕 产 〔 〕 ，。 。 ， 。 了 了 叉 。 ， 。 了 了 。 ， 图 是 基 体和 。 的 平 行 及相 应 的 电子衍射 见 图 右 下 角 。 的形 成条件是 两个晶体在 入射 电子 束方 向很薄 ， 两部分 晶体重叠 、 反射面 相 平 行且有 不 同的 面 间距 ， 这 种 情 况 下形 成的 相当于 两种 晶体光 栅平

b 图1GH36合金140012炉料TEM薄膜的显微组织及其电子衍射 a-BF b-g和g:的CDF 220 440 c-基体+VC+M23C。+NbC复合电子衍射花样 b 图2GH36合金10019炉料TEM薄膜的显微组织及其电子衍射 VC a-BF 42sCs的CDF b-g和g 11L 222 c-基体+VC+M2Ca复合的〔011)衍射 15

图 合金 炉料 薄膜 的显微 组 织 及 其 电子衍 射 ， 一 和 ， ，“ ‘ 的 一 墓体 十 。 十 复合 电子衍 射花样 图 合 金 理 炉 料 薄膜 的显微 组 织 及 其 电子 衍 射 一 一 和 · “ ” 的 户 一 墓体 。 复合 的 〔 〕衍 射

58 a4-140012为°号 b140019炉号 图3不同炉号的GH36合金炉料的晶界状态及M2sC。 000 111 a~BF b-g11CDF 图4基体和M23Ca的Moire Pattern 009 28nm 图5基体和VC的Moire Pettern 图6VC及其周围的应力场衬度 照片左下角为产生Moire Pattern 的衍射条件 重叠相干后产生更大的周期一拍的放大象，且有： D= did2 d:-d2 D:Moire Pattern的的间距(A) d:第一种晶体的某一面间距，(A) d:第二种晶体的某一面间距，(A) 16

一 炉号 一 炉号 图 不 同炉 号 的 合金炉 料 的晶界状 态及 。 护 一 一 图 基体和 。 的 图 基体 和 的 照片左 下 角为产 生 的衍 射条件 图 及 其周 围 的应 力 场 衬度 行 靛吞 相干 后 产生 更 大的周 期 一 拍 的 放大象 ， ， 且 有 ， 一 人 中 · 伯 均 间距 入 ， 第一种 晶体的某 一面 间距 ， 入 第二种 晶体的某一面 间距 ， 凡

形成Moire Pattern的衍射条件是接近双束条件下的系列衍射，Mz,CC。与基体的Moire Pattern的衍射状态见图4b,其Moire Pattern是基体g111和M23Cgg3s相干成象，VC 与基体的Moire Pattern（见图5)是基体gii1和VCg111相干成象。 (1)基体+M2C,的Moire Pattern（见图4) M M23CA a a D:04 -a 111333 =2.05×2.02 、 2.05-2.02 =138(A) 实测D1=140A (2)基体+VC的Moire Pattern(见图5) VC M 3 。a D,=-8从“ a-a 111 111 =2.4x2.05=14(月) 2.4-2.05 实测D2=16.6A 4.VC颗粒的尺寸 从VC和基体的Moire Pattern中每颗VC的条纹数可以方便地计算出颗粒尺寸，由于 VC颗粒很小，基本上可以按球形颗粒来处理，这样可由下式计算出颗粒直径： Dyc=N.D2 式中，Dvc为VC颗粒直径，nm N VC Moire Pattern中条纹根数 D2 VC Moire Pattern的拍，D2=1.4nm 经正常热处哩的140012炉料其VC颗粒直径大部分约在几nm~一百五十nm之间，B处N= 2,图5中字母和C处VC颗粒上N=2.5,即表明B,C处VC颗粒直径分别为2.8nm和3.5nm 字母F处VC颗粒上N=8.5,即表明该颗粒直径是11.9nm这比图1b中VCDF象给出的结果 更精确些。补充时效的14001.炉料的VC颗粒更大些，从图2b上VCDF象可以看出比140019 大。 同付，从M2sCs和基体的Moire Pttaern上还可看到位错存在及晶面的扭曲现象，见 图5照片中心部位箭头指处位置。 四、讨 论 TEM观察金属薄膜样品，使用SAD和DF技术做物相分析，能将结构分析与物相的形 貌观察有机地结合起来，得到的结果既简单明了又确凿无误。合金中析出的VC颗粒很小， 不仅光学显微镜无法分辨，即使TEM复型技术由于受经验限制腐蚀制度不易控制，而且VC 颗粒周目的应力场存在，见图6。复型照片上给出的VC的形态其边界也是模糊的【2！。使用 17

形成 ， 的衍射条件是接近双束条件下 的 系列衍射 ， 。 与基体的 的 衍射状 态见图 ， 其 是 基体 ， 和 。 。 相 干 成象 ， 与 基体 的 见 图 是基体 ， ，和 ， ， ，相 干 成象 。 基体 。 的 见 图 “ ， 二 一 一 入 实测 二 入 基 体 的 见 图 二 ， 一 一 一 一 一产闷 一一一一网 一 一 入 实 测 入 颗 粒 的 尺寸 从 和 基 体 的 中每 颗 的条 纹数可 以 方便 地计 算 出颗粒 尺 寸 ， 颗 粒很 小 ， 基 本 上可 以按 球形 颗 粒来 处理 ， 这 样可 由下 式 计算 出颗 粒直 径 。 一 式 中 ， 。 为 颗 粒直 径 ， 由于 中条 纹 根数 的 拍 ， 经正 常 热处 理 的 炉 抖其 预 粒 直 径 大 部 分约在 几 一 百五 十 之 间 ， 处 二 ， 图 中字母和 处 颗 粒 上 二 ， 即 表 明 ， 处 颗 粒直 径 分别 为 和 字 母 处 颗粒 上 ， 即 表 明该 颗粒直 径是 这 比 图 中 象给 出的结果 更精确些 。 补充 时效 的 炉 料 的 颗 粒 更 大些 ， 从 图 上 象可 以 看 出比 大 。 同 付 ， 从 。 。 和 基 体的 上还可 看 到位 错存 在 及晶面 的扭 曲现 象 ， 见 图 照 片 中心 部位 箭头 指 处位 置 。 四 、 讨 论 观察 金属 薄膜 样品 ， 使 用 和 技 术做 物相 分析 ， 能将结 构分析 与物 相 的形 貌 观察 有机地结 合 起来 ， 得 到的 结 果 既 简 单 明 了又确凿无误 。 合 金 中析 出的 颗 粒很 小 ， 不 仅 光学 显微 镜 无 法 分辨 ， 即 使 复型 技 术 由于 受 经 验 限制 腐蚀制度 不 易控制 ， 而且 颗 粒周 围 响应 力场 存 在 ， 见 图 。 复型 照片 上给 出的 的形 态其边 界也 是 模糊 的 【 “ 〕 。 使用

TEM金属薄膜样品，DF和Moire Pattern测定YC颗粒的尺寸是较为准确的，这也是 Moire Pattern的一项重要应用I],另外Moire Pattern还给出了位错存在和应力场 使晶面发生纽曲的实验证据，见图5中心部位箭头指处位置：。 VC、M:3C。与合金基体的共格取向关系，将对合金在蠕变、疲劳及其交互作用等试验 条件下的力学行为有宜要影响，它既不同于与基体完全共格的Y'有序强化的合金，又不同于 华体没有取向关系的分散强化材料，这将在另文予以讨论[1。 140012炉料VC颗粒细小，合金强化程度高，晶界析出的M23C。较少，有时晶界上还能 看到有少许VC颗粒的存在见图1b。这种组织状态反映出在蠕变条件下晶界可能是一个薄弱 环节，当晶内没有得到充分变形即开始形成晶界裂纹的条件下，产生低塑性的蠕变断裂，而 表现当较严重的持久缺口敏感性。 110019炉料由于增加了790℃/10hr的补充时效处理，VC发生了聚集长大，.颗粒变大， 合金的强化程度下降，塑性有所增加。由于晶界M:Ca的补充析出改善了晶界状态，从而 改善了蠕变塑性一这一方面是由于晶界附近M2C。析出更多，晶界附近固溶强化元素C「、 Mo、V、Nb等合金元素浓度降低，改善了晶界附近区域的塑性，同时也抑制了VC的进一步析 出，另一方面M,C,与基体点阵错配度小(8=a-寺aM2C。=0.02),这种界面【1， 从界面能和界面结构因素考虑优于VC和基体8=0.18的部分共格界面。这种组态，合金在 蠕变条件下，晶内与晶界的塑性变形协调性较好。另外，由于合金晶内塑性较好，晶界一旦 形成裂纹，也可以通过晶界附近的基体的塑性变形来松弛应力集中，裂纹扩展的慢，从而产 生高塑性的蠕变断裂而使合金的持久缺口寿命远高于140012炉料，而无缺口敏感性。 五、结 论 1.经正常热处理的GH36合金析出的VC颗粒细小，其尺寸大部分在3nm到12nm左 右，晶界Mz3C。析.出较少，此时合金有最大的强化效果，但有明显的特久缺口敏感性，通 过补充时效处理的GH36合金，VC聚集长大，晶界析出更密集的I:C。,这种组织及晶界 状态提高了合金的特久塑性从而消除了持久缺口敏感性。 2.合金中析出的VC、M23C。与基体的取向关系是〔011)vc∥〔011)M/(011)M23Ca, (111)vo/(111)M/(111)M23C8,(200)vc/(200)M/(200)M23C。 3.Moire Pattern对于精确测定有环形应力场存在的析出相的颗粒尺寸及揭示基体 位错等缺陷是一项重要的应用。 作者衷心地感谢兵器工业邵52研究所林保军、王新瑞等同志，钢铁学院物构中心李晓峰、 林志等同志对电镜试验工作的大力帮助。文中的照片是本教研室杨连隐同志帮助洗印的，特 此致谢。 本试验用材料是齐齐哈尔钢厂生产的GH36合金，金属薄膜样品是我院高福合金八○届 研究生孙仙奇同志制做的，在此一并致谢。 18

金属薄膜 样品 ， 和 二 测定 颗粒的 尺 寸 是 较 为准 确的 ， 、 这 也是 的一项 重 要 应 用 已从 另外 还给 一 出 了位错存在和应 力场 使 晶面 发生 扭 曲的实验证据 ， 见 图 中心部位 箭头 指处位 置 。 、 。 与 合金基体 的共格 取 向关 系 ， 将对合金在蠕变 、 疲 劳 及其交互 作用等试 验 条件下 的 力学 行为 有 宜要影 响 ， 它既不 同于 与基体完全共格的丫‘ 有序 强 化的合 金 ， 又 不 同于 华 体没 有取 向关 系的 分故强 化材料 ， 这将在另文予 以讨论 气 炉料 颗 位细小 ， 合 金强 化程度高 ， 晶 界析 出的 。 。 较少 ， 有时 晶界 上还 能 看到 有少许 颗 粒 的存在见 图 。 这种 组 织 状 态反映 出在蠕变条件 下 晶界可 能是一 个薄弱 环节 ， 当晶 内没 有得 到充 分 变形 即开 始形 成晶界裂 纹 的条件下 ， 产生 低塑 性的蠕变断 裂 ， 而 表现 出较 严重 的持 久缺 口 敏感 性 。 炉 料由于增 加 了 ℃ 的 补充 时效 处理 ， 发生 了聚集 长大 ， 颗 粒 变大 ， 合 金 强 化程 度 下 降 ， 塑 性 有所 增加 。 由于 晶 界 。 均补充析 出改 善 了晶界状 态 ， 从而 改 善 了蠕变 塑 比－ 这 一 方面是 由于 晶界 附近 ， 。 析 出更 多 ， 晶界附近 固溶强 化元 素 、 。 、 、 等 合 金 元 素浓 度降低 ， 改善 了晶界 附近 区域 的塑性 ， 同时也 抑制 了 的进一 步析 出， 另一 方面 。 与基 体点阵错 配度小 。 二 一 旦竺二主旦丛多 一 丛 一 ， 这种 界面 〔 。 ， 从界 面能和 界面结 构因素考虑 优于 和 基体 邑 的 部分 共 格界面 。 这种 组态 ， 合 金在 蠕变条件 下 ， 晶 内与晶界 的 塑性变形协调 性较好 。 另外 ， 由于 合 金晶 内塑性较好 ， 晶界一旦 形 成裂 纹 ， 也可 以 通 过 晶 界附近 的基 体 的 塑 性 变形来 松 弛应 力集 中 ， 裂 纹扩 一 展 的慢 ， 从而产 生 高塑 性的蠕 变断 裂 而使 合 金的持久缺 口 寿命远高 于 炉科 ， 而无缺 口敏感 性 。 五 、 结 论 经正 常 热处理 的 合 金 析 出的 颗 粒 细小 ， 其 尺寸 大部 分在 到 左 右 ， 晶界 。 析 。 出较 少 ， 此 时合 金有最 大 的强 化效果 ， 但 有 明显 的持 久缺 口 敏 感 性 ， 通 过 补充时效 处 哩的 合 金 ， 聚 集长大 ， 晶 界析 出更密集的 。 ， 这 种 组织 及晶 界 状 态提高 了合 金的持 久塑性从而 消除了持久缺 口 敏 感性 。 合 金 中析 出的 、 。 。 与 基 体的取 向关系是 〔 〕 口 了〔 〕 〔 〕 。 ， 。 。 ， 。 。 。 。 对于精确测定有环形应 力场存在 的析出相 的颗粒 尺寸 及揭 示基体 位 错等缺 陷是一 项重要 的应 用 。 作者衷心地 感谢 兵器工 业部 研究所 林保 军 、 王 新瑞等同志 ， 钢铁学 院物构 中心 李晓峰 、 林志等 同志 对电镜 试验工 作 的 大力帮助 。 文 中的照 片是 本教 研室杨连 隐同志帮助洗 印的 ， 特 此致谢 。 本 试 验用材料是 齐齐哈尔 钢厂生 产的 合金 ， 金属 薄膜样品 是我 院高温合 金八 届 研究生孙仙奇 同 志制做的 ， 在此一 并致谢

参考文献 1.中.中xuMyu xaponponahe sTann n cnnaBH u3正aTIbCTBO《Meraanyp- runa MockBa.1964.P200-245. 2.高濞合金金相图谱治金工业出版社1979.P67~69. 3.北京钢铁学院等，GH36合金涡轮盘材料持久缺口敏感性对蠕变，疲劳及其交互作 用下力学行为的影响，198$.：÷ 4.北京钢铁研究院、大冶钢厂：GH36合金缺口敏感性研究1974. 5.J.W.Edington,Practical electron microscopy in materials science 3. interpretition of transmission electron micrographs.P82-84 6.Y.ohmori Y.maehara:Trans of JIM.Vol.25.N0.3 (1984)P160-167 7.蠕变、疲劳及其交互作用下GH36合金的显微结构（待发表） 8.V.Guttmann:phase stability in high temperature allogs.Applied science publishers LTD.london 1981.P60. Precipitates of VC M23Ca and Stress Rupture Notch Sensitivity of Superalloy GH36 Miao Baihe,Xie Xishan Abstract The structure analyses of two GH36 superalloy turbine disks with different heat treatments were conducted by thin foil TEM.The preci- tates in GH36 super alloy were identified as VC,M2C.and NbC by SAD.Electron diffraction patterns show the orintation relationship b.tween precipitates and matrix as following: 〔011)vc1〔011〕M月〔011〕M23cg (111)vc1(111)M‖(111)M23c。 (200)vci(200)M‖(200)M2ac6 Moire patterns and dark field show that the size of VC precipitates after normal heat treatment varies from 3 to 12nm.The size of VC after su- perimposed higher temperature aging grows in a few nm larger and more M23C.carbide precipitates in alloy than norma heat treatment.Thus, the yield stress and stress rupture strength decrease,but the stress ru- pture notch sensitivity has been improved. 19

才 参 考 文 献 巴 小 小 。 。 。 、 二 二 二 。 。 二 二 、 ， 二 二 一 只 》 一 高曝合金 金 相图谱 冶金 工业 出版社 一 北京钢铁 学院等 ， 合 金涡 轮盘材料持 久缺 口 敏感性 对蠕 变 ， 疲 劳及 其 交互 作 用 下 力学 行 为 的 影响 曲 ， 洲 ‘ 一 北京钢 铁研究 院 、 大 冶钢厂 ’ 而合金缺 口 敏感性研 究 ， 一 报 一 蠕 变 、 疲 劳及 其 交互 作用 下 合 金的 显微结 构 待发表 台 ， 之 一 ， 。 了 ‘ ‘ 〔 〕 。 〔 〕 〔 〕 。 。 。 。 。 。 。 。 。 一 且 。 ， ， ‘