·1616 工程科学学报，第37卷，第12期 由图10中数据得到，720℃下时效时，二次y相 Scripta Mater,1999,40(11)1215 的粗化速率常数k为136nm3h-1:在800℃下时效时， [5]Mao J,Chang K,Yang W H,et al.Cooling precipitation and 二次y相的粗化速率常数k2为1260nm3h-.两个温 strengthening study in powder metallurgy superalloy U720LI. Metall Mater Trans A,2001,32:2441 度下粗化速率的比值为k2/k,=9.26.若720℃下时效 [6 Song X P,Gai J F,Chen G L,et al.Effect of heat treatment on 二次y相达到800℃下时效的尺寸，时效时间需要延 precipitation of y'phase in superalloy U720LI.J Iron Steel Res, 长约9.26倍，即720℃下时效5000h后的二次Y相尺 2003,15(7):76 寸与800℃下时效540h后的尺寸相似.由图9数据得 (宋西平，盖靖峰，陈国良，等.热处理工艺对U720L山合金中 到，720℃下时效5000h后二次y相平均半径为89.37 Y相析出的影响.钢铁研究学报，2003,15(7)：76) m,800℃下时效500h后其平均半径为87.45nm,二 ]Li HY.Study of Decomposition Phenomenon of Supersaturated y Phase in Ni-based Superalloys [Dissertation].Beijing:University 者基本相同，验证了GH720Li合金在720℃与800℃ of Science and Technology Beijing,2011 时效下二次y相粗化遵循LS-W理论关系. (李红宇.镍基高温合金中过饱和γ相分解现象研究[学位论 此外，从图10中可以看出，新析出y‘相的粗化速 文].北京：北京科技大学，2011) 率常数受时效温度的影响很大，时效温度越高，粗化速 [8]Yu Q Y,Zhang M C,Dong J X.Influence of heat treatments at 率常数k(图中直线斜率)越大.这是因为时效温度较 temperature below thesolvus on yphase in nickel-base super- 高时合金中的元素扩散较快，并且界面能降低幅度较 alloy GH720Li.J Univ Sci Technol Beijing,2013,35(6):763 (于秋颖，张麦仓，董建新.亚固溶温度热处理对GH720L难 大，从而使新析出γ相粗化速率提高 变形高温合金Y相的影响.北京科技大学学报，2013,35 4结论 (6):763) 9]Xiao X,Zhou L Z,Guo J T.Microstructural stability and creep (1)720℃时效至5000h,一次y相无明显变化， behavior of nickel base superalloy U720Li.Acta Metall Sin, 二次y相在200h发生明显粗化，500h后出现不均匀 2001,37(11):1159 长大.800℃时效至500h,一次Y相发生粗化，二次y (肖璇，周兰章，郭建亭.镍基高温合金U720i的组织稳定 性及蠕变行为.金属学报，2001,37(11)：1159) 相100h后发生明显粗化且不均匀长大.温度相比于 [10]Helm D,Roder 0.Influence of long term exposure in air on mi- 时效时间对y相组织的影响更大. crostructure,surface stability and mechanical properties of UDI- (2)720℃长期时效，500h前，硬度下降速率大： MET 720LI /Superalloys 2000.Warrendale,2000:487 500h后，趋于平缓.温度提高到800℃时效，前500h 01] Keefe P W,Mancuso S O,Maurer G E.Effects of heat treatment 硬度下降斜率很大，再时效，硬度仍有明显下降趋势 and chemistry on the long-term phase stability of a high strength (3)GH720Li合金中，720℃及800℃下二次y相 nickel-based superalloy /Superalloys 1992.Warrendale,1992: 415 粗化行为是由扩散控制的粗化机制占主导地位.Y相 [12]Zhou L Z,Lupine V,Guo J T.Evolution of microstructure and 平均半径与时效时间满足立方关系，符合LS一W理论. mechanical property during long-term aging in Udimet 720Li.J Mater Sci Technol,2001,17(6)633 参考文献 h3] Wagner C.Theorie der altering von niederschlagen durch umlos- [1]Sims C T,Stolof N S,Hangel W.The Superalloys ll.New York: en.Z Elektrochem,1961,65:581 Wiley,1987:8 [14]Lifshitz I M,Slyozov VV.The kinetics of precipitation from su- Furrer D,Fecht H.Ni-based superalloys for turbine discs.JOM, persaturated solid solution.J Phys Chem Solids,1961,19:35 1999,51(1):14 [15]Ardell A J,Ozolins V.Trans-interface diffusion-controlled coars- B]Radis R,Schaffer M,Albu M,et al.Multimodal size distribu- ening.Nat Mater,2005,4(4):309 tions of y'precipitates during continuous cooling of UDIMET 720 [16]Hadjiapostolidou D.Shollock B A.Long term coarsening in Rene Li.Acta Mater,2009,57(19):5739 80 Ni-base superalloy//Superalloys 2008.Pennsylvania,2008: [4]Furrer D U,Fecht H J.y'formation in superalloy U720LI. 733工程科学学报，第 37 卷，第 12 期 由图 10 中数据得到，720 ℃ 下时效时，二次 γ'相 的粗化速率常数 k1为136 nm3 ·h － 1 ; 在800 ℃下时效时， 二次 γ'相的粗化速率常数 k2为 1260 nm3 ·h － 1 ． 两个温 度下粗化速率的比值为 k2 / k1 = 9. 26． 若 720 ℃下时效 二次 γ'相达到 800 ℃ 下时效的尺寸，时效时间需要延 长约 9. 26 倍，即 720 ℃下时效 5000 h 后的二次 γ'相尺 寸与 800 ℃下时效 540 h 后的尺寸相似． 由图 9 数据得 到，720 ℃下时效 5000 h 后二次 γ'相平均半径为 89. 37 nm，800 ℃ 下时效 500 h 后其平均半径为 87. 45 nm，二 者基本相同，验证了 GH720Li 合金在 720 ℃ 与 800 ℃ 时效下二次 γ'相粗化遵循 L--S--W 理论关系． 此外，从图 10 中可以看出，新析出 γ'相的粗化速 率常数受时效温度的影响很大，时效温度越高，粗化速 率常数 k ( 图中直线斜率) 越大． 这是因为时效温度较 高时合金中的元素扩散较快，并且界面能降低幅度较 大，从而使新析出 γ'相粗化速率提高． 4 结论 ( 1) 720 ℃时效至 5000 h，一次 γ'相无明显变化， 二次 γ'相在 200 h 发生明显粗化，500 h 后出现不均匀 长大． 800 ℃时效至 500 h，一次 γ'相发生粗化，二次 γ' 相 100 h 后发生明显粗化且不均匀长大． 温度相比于 时效时间对 γ'相组织的影响更大． ( 2) 720 ℃长期时效，500 h 前，硬度下降速率大; 500 h 后，趋于平缓． 温度提高到 800 ℃ 时效，前 500 h 硬度下降斜率很大，再时效，硬度仍有明显下降趋势． ( 3) GH720Li 合金中，720 ℃及 800 ℃下二次 γ'相 粗化行为是由扩散控制的粗化机制占主导地位． γ'相 平均半径与时效时间满足立方关系，符合 L--S--W 理论． 参 考 文 献 ［1］ Sims C T，Stolof N S，Hangel W． The Superalloys II． New York: Wiley，1987: 8 ［2］ Furrer D，Fecht H． Ni-based superalloys for turbine discs． JOM， 1999，51( 1) : 14 ［3］ Ｒadis Ｒ，Schaffer M，Albu M，et al． Multimodal size distribu￾tions of γ' precipitates during continuous cooling of UDIMET 720 Li． Acta Mater，2009，57( 19) : 5739 ［4］ Furrer D U，Fecht H J． γ' formation in superalloy U720LI． Scripta Mater，1999，40( 11) : 1215 ［5］ Mao J，Chang K，Yang W H，et al． Cooling precipitation and strengthening study in powder metallurgy superalloy U720LI． Metall Mater Trans A，2001，32: 2441 ［6］ Song X P，Gai J F，Chen G L，et al． Effect of heat treatment on precipitation of γ' phase in superalloy U720LI． J Iron Steel Ｒes， 2003，15( 7) : 76 ( 宋西平，盖靖峰，陈国良，等． 热处理工艺对 U720LI 合金中 γ' 相析出的影响． 钢铁研究学报，2003，15( 7) : 76) ［7］ Li H Y． Study of Decomposition Phenomenon of Supersaturated γ' Phase in Ni-based Superalloys ［Dissertation］． Beijing: University of Science and Technology Beijing，2011 ( 李红宇． 镍基高温合金中过饱和 γ'相分解现象研究［学位论 文］． 北京: 北京科技大学，2011) ［8］ Yu Q Y，Zhang M C，Dong J X． Influence of heat treatments at temperature below the γ' solvus on γ' phase in nickel-base super￾alloy GH720Li． J Univ Sci Technol Beijing，2013，35( 6) : 763 ( 于秋颖，张麦仓，董建新． 亚固溶温度热处理对 GH720Li 难 变形高温合 金 γ' 相 的 影 响． 北京科技大学学报，2013，35 ( 6) : 763) ［9］ Xiao X，Zhou L Z，Guo J T． Microstructural stability and creep behavior of nickel base superalloy U720Li． Acta Metall Sin， 2001，37( 11) : 1159 ( 肖璇，周兰章，郭建亭． 镍基高温合金 U720Li 的组织稳定 性及蠕变行为． 金属学报，2001，37( 11) : 1159) ［10］ Helm D，Ｒoder O． Influence of long term exposure in air on mi￾crostructure，surface stability and mechanical properties of UDI￾MET 720LI / / Superalloys 2000． Warrendale，2000: 487 ［11］ Keefe P W，Mancuso S O，Maurer G E． Effects of heat treatment and chemistry on the long-term phase stability of a high strength nickel-based superalloy / / Superalloys 1992． Warrendale，1992: 415 ［12］ Zhou L Z，Lupinc V，Guo J T． Evolution of microstructure and mechanical property during long-term aging in Udimet 720Li． J Mater Sci Technol，2001，17( 6) : 633 ［13］ Wagner C． Theorie der altering von niederschlagen durch umlos￾en． Z Elektrochem，1961，65: 581 ［14］ Lifshitz I M，Slyozov V V． The kinetics of precipitation from su￾persaturated solid solution． J Phys Chem Solids，1961，19: 35 ［15］ Ardell A J，Ozolins V． Trans-interface diffusion-controlled coars￾ening． Nat Mater，2005，4( 4) : 309 ［16］ Hadjiapostolidou D，Shollock B A． Long term coarsening in Ｒene 80 Ni-base superalloy / / Superalloys 2008． Pennsylvania，2008: 733 · 6161 ·