第6期 吴凯等：合金元素对新型镍基粉末高温合金的热力学平衡相析出行为的影响 ·723。 金的强度和蠕变性能有明显的改善作用8.综合考 的析出量减少，以相的析出量略有增加，这可能与 虑，第3代涡轮盘用粉末治金高温合金的成分设计 M23C6碳化物的形成能消耗相对多的Cr,从而使 建议控制：ww≤44%：在保证W和Mo的总量不 Ree1O4合金的基体中出现局部Mo和W等的富集 少于5%以保证固溶强化效果的前提下，使W含量 有关.总体而言，提高C含量可减少TCP相的析出 大于Mo. 量.从图56)可知，随B含量的增加，ō相和μ相的 2.2.2C和B元素的影响 析出量均减少，可能是因硼化物形成的同时还固结 因Rene104合金为多元素合金，各元素之间的 一定量的Mo和Cr,降低了合金基体中Mo和Cr的 相互作用也比较复杂，非固溶强化元素通过影响 过饱和度，从而减少了TCP相的析出量.热力学计 Cr,Co、Mo和W等在合金中的分布来影响TCP相 算所揭示的C和B可间接抑制TCP相析出与文 的析出行为.从图5(a)可知，随C含量的增加，σ相 献7中的实验结果有较好的一致性. 4.51 (a) (b) ■-G相 ★μ相 3.9 一 3.3 量-G相 一 ▲一μ相 爱 21 21 1.5 0 0.02.0.030.040.050.06 0802 0.0180.0240.0300.036 t0c9% t0% 图5Re104合金在760C时C(a)和B)含量对TCP相析出量的影响 Fig 5 Effects of C (a)and B(b)contents on the precipitat ion amount of TCP phases at 760C 23合金成分对碳化物的影响 尔分数).M23C6碳化物析出行为随C含量的变化 23.1C元素的影响 如图6(b)所示：其析出温度随C含量的增加而略有 图6是C含量对MC和M23C6碳化物析出行 升高，析出量却显著增加：当C的质量分数为 为影响的计算结果.从图6(a)中可看出：随着C含 0.02%~0.06%时，M23C6析出量为0.421%~ 量增加，MC碳化物析出温度略有增加，其析出量随 1.34%(摩尔分数).另外，从图6中可知，MC碳化 C含量的增加而增多；当C的质量分数为0.02%~ 物析出量在927℃附近会出现明显减少，这与其分 006%时，MC析出量为0.0164%~0.0178%（摩 解转化为M3C6碳化物有关. 16 (e (b) 0.060%C 0.060%C 0.055%C 0.0559%C (0l/ 0.050%C 0.050%C 0.045%C 0.045%C 0.0409%C 8 0.040%C 3 0.035%C 0.035%C 0.030%C 兰2 0.030%C 0.025%C 墨 0.025%C 0.020%C 4 0.020%C 600 1000 1400 1800 600 1000 1400 1800 温度K 温度K 图6Re104合金在760C时C含量对MC(a)和MsC6(b)析出行为的影响 Fig 6 Effects of C content on the precipitation behavior of MC (a)and M23C (b)at 760C 2.3.2Zx元素的影响 含量对MC和M23C6碳化物的影响见图7所示.从 从表1平衡相的计算结果可知，MC碳化物中 图7中可知，随Zr含量的增加，MC和M23C6碳化 合金元素主要为Zr,还含有一定量的Ta和Nb.Zr 物的析出量呈无规则变化：当w2r=0.04%和金的强度和蠕变性能有明显的改善作用 [ 8] .综合考 虑,第 3 代涡轮盘用粉末冶金高温合金的成分设计 建议控制 :w W ≤4.4 %;在保证 W 和 Mo 的总量不 少于 5 %以保证固溶强化效果的前提下 , 使 W 含量 大于 Mo . 2.2.2 C 和 B 元素的影响 因 René104 合金为多元素合金, 各元素之间的 相互作用也比较复杂 , 非固溶强化元素通过影响 Cr 、Co 、Mo 和 W 等在合金中的分布来影响 TCP 相 的析出行为 .从图 5(a)可知, 随 C 含量的增加 ,σ相 的析出量减少, μ相的析出量略有增加, 这可能与 M23C6 碳化物的形成能消耗相对多的 Cr , 从而使 René104 合金的基体中出现局部 Mo 和W 等的富集 有关.总体而言 ,提高 C 含量可减少 TCP 相的析出 量 .从图 5(b)可知 ,随 B 含量的增加, σ相和 μ相的 析出量均减少 ,可能是因硼化物形成的同时还固结 一定量的 M o 和 Cr ,降低了合金基体中 Mo 和 Cr 的 过饱和度 ,从而减少了 TCP 相的析出量 .热力学计 算所揭示的 C 和 B 可间接抑制 TCP 相析出与文 献[ 7] 中的实验结果有较好的一致性 . 图 5 René104 合金在 760 ℃时C (a)和 B (b)含量对 TC P 相析出量的影响 Fig.5 Effects of C (a)and B (b)con tents on the precipit ation amount of TCP phases at 760 ℃ 2.3 合金成分对碳化物的影响 2.3.1 C 元素的影响 图6 是 C 含量对 MC 和 M23C6 碳化物析出行 为影响的计算结果.从图 6(a)中可看出:随着 C 含 量增加 ,MC 碳化物析出温度略有增加, 其析出量随 C 含量的增加而增多 ;当 C 的质量分数为 0.02 %～ 0.06 %时, MC 析出量为 0.016 4 %～ 0.017 8 %(摩 尔分数).M23C6 碳化物析出行为随 C 含量的变化 如图 6(b)所示 :其析出温度随 C 含量的增加而略有 升高 , 析 出量却显著 增加;当 C 的质量 分数为 0.02 %～ 0.06 %时 , M23 C6 析出量为 0.421 %～ 1.34 %(摩尔分数).另外, 从图 6 中可知 ,M C 碳化 物析出量在 927 ℃附近会出现明显减少, 这与其分 解转化为 M23C6 碳化物有关 . 图 6 René104 合金在 760 ℃时 C 含量对MC(a)和 M23C6(b)析出行为的影响 Fig.6 Effects of C cont ent on the precipit ation behavior of MC (a)and M23C6(b)at 760 ℃ 2.3.2 Zr 元素的影响 从表 1 平衡相的计算结果可知, MC 碳化物中 合金元素主要为 Zr, 还含有一定量的 Ta 和 Nb .Zr 含量对 MC 和 M23C6 碳化物的影响见图 7 所示.从 图 7 中可知, 随 Zr 含量的增加, MC 和 M23C6 碳化 物的 析出量呈无 规则变化 :当 wZ r =0.04 %和 第 6 期 吴 凯等:合金元素对新型镍基粉末高温合金的热力学平衡相析出行为的影响 · 723 ·