D0I:10.13374/j.issn1001-053x.2002.04.013 第24卷第4期 北京科技大学学报 Vol.24 No.4 2002年8月 Journal of University of Science and Technology Beijing Ag.2002 P/M Renes95合金夹杂物微观力学行为观察 张丽娜 张麦仓李晓董建新 谢锡善 北京科技大学材料科学与工程学院，北京100083 摘要以典型粉末高温合金P/M Rene95为研究对象，在扫描电镜原位下观察了其中尺寸不 同的陶瓷夹杂物在拉伸载荷下导致裂纹萌生的过程.结果表明，在SEM原位拉伸试验中，随着 载荷的增加，裂纹在陶瓷夹杂物处萌生.A1,O夹杂物的尺寸不同，导致裂纹萌生的方式不同. 小尺寸的夹杂物引起的裂纹萌生易于产生在夹杂物内部，即夹杂物本身开裂，产生裂纹是在基 体大面积屈服之后：而大夹杂物处的裂纹则是在合金基体未屈服之前萌生，位于夹杂/基体的 界面， 关键词P/M Rene95合金；夹杂物；SEM原位拉伸观察；夹杂物行为 分类号TG132.32;TF125 粉末高温合金制备工艺过程中引人的陶瓷 Rene95试样表面抛光，在光学显微镜下寻找夹 夹杂物对合金的力学性能有恶劣的影响.由合 杂物，并在试样表面标定其位置，用扫描电镜能 金断口观察可知，在载荷作用下，正是夹杂物常 谱仪确定其成分，选定位置、大小合适的夹杂 常作为裂纹源，导致了合金的非正常断裂. 物，作为原位拉伸实验观察用夹杂.用线切割在 本文以典型粉末镍基高温合金P/M Rene95 上述Rene95人工夹杂试样上细心地切取原位 为研究对象，在扫描电镜下原位观察了其中尺 拉伸试样.要求所选定的夹杂处于原位拉伸试 寸不同的陶瓷夹杂物在拉伸载荷下导致裂纹萌 样标距中心.本文选择了尺寸不同的两颗典型 生、扩展的过程，作为夹杂物对粉末高温合金力 夹杂物，作为观察和研究的对象，编号为1和 学行为影响的微观机制研究的一部分，为准确 2.试验时含有夹杂的被观察面为抛光+浸蚀态. 预测含有夹杂物的粉末高温合金涡轮盘使用寿 化学浸蚀液为：CuCl2(5g+乙醇(100mL)+HC1 命服务 (100mL). 原位拉伸试验：原位拉伸观察在中科院力 1 实验材料及方法 学所自己装备的A10-570型扫描电镜拉伸试 1.1实验材料 验台上进行.试验温度为室温.外加载荷从零开 P/M Rene95合金是广泛使用的一种典型粉 始，直至试样断裂.在拉伸过程中跟踪观察夹杂 末高温合金5-6为了更有效地对外来陶瓷夹杂 物处及其附近基体的变形行为 物进行研究，采用人工加入夹杂的P/M Rene95 2 作为研究材料.由于实际的夹杂物通常为陶瓷 观察结果与讨论 颗粒，故选择A1O,作为人工加入的夹杂物.人 2.1观察结果 工加入夹杂的P/M Rene95材料除混粉时加入 图1是1夹杂物及其周围基体在扫描电镜 AO,陶瓷颗粒之外，其他工艺参数与正常的热 原位拉伸过程中的跟踪观察结果.1夹杂物很 挤压+等温锻造P/M Rene95相同. 小，尺寸仅为10μm左右，是一外形呈三角状的 1,2SEM原位拉伸观察 AlO,夹杂物，拉伸开始前的原始形貌如图1(a) (1)样品制备.首先将人工加入夹杂的PM 所示.夹杂物/基体边界清晰无过渡区.试样表 面经过了机械抛光和浅化学浸蚀，在扫描电镜 收稿日期2000-02-12张丽娜女，28岁，博士生 下可以隐约看到基体上均匀分布的块状大Y相. *国家自然科学基金资助项目No.59871007)第 卷 第 期 年 月 北 京 科 技 大 学 学 报 匕 合金夹杂物微观力学行为观察 张丽 娜 张麦仓 李 晓 董建新 谢锡善 北京科技大学材料科学与工程学院 ， 北京 摘 要 以 典型 粉末高温合金 舰 为研究对象 ， 在扫描 电镜原位下 观察 了其中尺 寸不 同的陶瓷夹杂物在拉伸载荷下导致裂纹萌生 的过程 结果表 明 ， 在 原位拉伸试验 中 ， 随着 载荷的增加 ， 裂纹在 陶瓷夹杂物处 萌生 胜 ， 夹杂物 的尺 寸不 同 ， 导致裂纹萌生 的方式不 同 小尺 寸的夹杂物 引起 的裂纹萌生 易于产生在夹杂物 内部 ， 即夹杂物本身开裂 ， 产生裂纹是在基 体大面积屈 服之后 而大夹 杂物处 的裂纹则是在合金 基体未屈 服之前萌生 ， 位于夹杂 基体的 界面 关键词 从 合金 夹杂物 原位拉伸观察 夹 杂物行为 分类 号 粉末高温合金 制备工艺过程 中引人 的 陶瓷 夹杂物对合金 的力学性 能有恶 劣 的影 响 由合 金断 口 观察可 知 ， 在载荷作用 下 ， 正是夹杂物常 常作为裂纹源 ， 导 致 了合金 的非正 常断裂叼 本文 以典型 粉末镍基高温合金 从 为研究对象 ， 在 扫描 电镜下 原位 观察 了其 中尺 寸不 同的陶瓷夹杂物在拉伸载荷下 导致裂纹萌 生 、 扩展 的过程 ， 作为夹杂物对粉末高温合金力 学 行为影 响的微观机制研究 的一 部分 ， 为 准确 预测 含有夹 杂物 的粉末高温合金涡 轮盘使用 寿 命服 务 实验材料及方法 实验材料 舰 合金是广泛使用 的一种典型 粉 末 高温合金 ‘洲 为 了更有效地对外来 陶瓷夹杂 物进行研究 ， 采用 人工 加人夹杂 的 从 作为研究材 料 由于 实 际 的夹杂物 通 常为 陶瓷 颗粒 ， 故选 择 。 作为人工加人 的夹 杂物 人 工 加人夹杂 的 从 材料 除混粉时 加人 ， 陶瓷颗粒之外 ， 其他工艺参数与正 常的热 挤压十 等温锻 造 从 相 同 ‘ 原位拉伸观察 样 品制备 首先将人工 加人夹杂 的 从 收稿 日期 一 一 张丽 娜 女 ， 岁 ， 博士 生 国家 自然科学基金 资助项 目 认 试样表面抛光 ， 在光学 显微镜下 寻 找夹 杂物 ， 并在试样 表面标定其位置 ， 用 扫描 电镜能 谱仪确定其成分 选定位置 、 大小合适 的夹杂 物 ， 作为原位拉伸实验观察用 夹杂 用 线切割在 上 述 人工 夹杂试样 上 细心 地切 取原位 拉伸试样 要求所选定 的夹杂处于原位拉伸试 样标距 中心 本文选择 了尺寸不 同的两颗典型 夹杂物 ， 作为观察和研究 的对象 ， 编号 为 和 试验时含有夹杂的被观察面为抛光 浸蚀态 化学 浸蚀液为 乙 醇 原位拉伸试验 原位拉伸观察在 中科 院力 学所 自己 装备 的 一 型 扫描 电镜拉伸试 验 台上进行 试验温度为室 温 外加载荷从零开 始 ， 直至试样 断裂 在拉伸过程 中跟踪观察夹杂 物处及其附近基体 的变形行 为 观察结果与讨论 观察结果 图 是 夹 杂物及其周 围基体在扫描 电镜 原位拉伸过程 中的跟踪观察结果 “夹 杂 物很 小 ， 尺 寸仅为 卿左右 ， 是一 外形呈 三 角状 的 。 夹 杂物 ， 拉伸开 始前 的原始形 貌如 图 所示 夹杂物 基体边 界清晰无过渡 区 试样表 面 经过 了机械抛 光 和浅化学浸蚀 ， 在扫描 电镜 下 可 以 隐约看到基体上均匀分布的块状大 湘 DOI ：10．13374／j ．issn1001－053x．2002．04．013