Vol.19 No.I 张济山等：喷射沉积成形合金及金属复合材料力学性能 ·11· 图4为喷射沉积成形Ni,A1基合金的屈服强度和断裂延伸率随温度的变化规律，其中包 括了IC50和IC218(同A-2和A-3合金的成分相近)的数据2).喷射沉积成形材料同样表现出 通常的Ni,Al合金屈服应力在一定范围内随温度增大的特殊温度关系.A-1,A-2,A3和A-4 合金的峰值强度和相应的温度分别为358MPa(450℃)，732MPa(600℃)，813MPa(750℃)和 630MP(600℃).Cr和Zr的加入提高了峰值强度和相应的温度.另一个重要的结果是Cr还 可以改善喷射沉积成形材料的高温塑性.例如，A-3合金的高温延伸率至少大于4%，强度也 高于铸锻IC218合金的水平(600℃约为680MP).这与喷射沉积成形过程中发生的显微组 织细化和元素偏析受到抑制有直接关系.A2合金表现出同IC50合金相似的高温强度，但二 者在高温条件下均表现出较差的塑性.A-】合金的强度和塑性均为最低，这同该合金中的较 高的疏松度（表2）有关.事实上，断口观察可以看到喷射过程中形成的固态熔滴，表明合金中 的某些部分可能存在着结合力低下的问题.可见，A1合金的制造工艺需要进一步优化.在 A-1合金中（同A-2相似），断裂以沿晶为主，是塑性低下的主要原因.而在A-3合金中，穿晶韧 (a) (b) ●A-2 A4 ●A-2 800●A-1 % ●A-3 A-1 ●A-4 。IC50 600 30 9IC218 20 400 200 ●A-3 0 0 。IC50 0 2004006008001000 02004006008001000 8/℃ 8/℃ 图4喷射沉积成形NA!合金拉伸屈服强度(a)和延伸率(b)随温度的变化 窝断裂占主导地位.750℃时，在A-3合金的断口上形成了许多细小的球状物，可视为动态再 结晶的结果24,2.在该温度下，A3合金达到塑 性最小值（约4%）.Ni3A1合金在该温度范围 1000 ●Waspalloy 内发生塑性降低的另一机制可能是动态氧化 °NiAI合金(A-4) 的影响26,271 图5为A-4合金同普通高温合金Waspal- oy的持久性能的比较.在中温范围内，雾化喷 6 射沉积成形合金的持久断裂强度接近Waspal- loy合金的水平，但在高温范围内，喷射沉积成 100 形材料的持久强度有所降低.这与不同温度范 围的断裂机制的变化有关.断口分析表明，在 中温范图内，断裂以穿晶为主，在高温条件下， 20 222426 28 P=T(20+log 4) 断裂以沿品为主.可见，喷射沉积成形材料的 晶粒发生了细化，高温持久性能也相应地减 图5喷射成形NiAl合金同Waspalloy镍基合金持 久性能的比较（拉森一米勒曲线）(：，为断裂时 小，这同晶粒尺寸对金属与合金持久性能影响 间，单位为；T热力学为温度，单位为K) 的一般结果是一致的.因此，本文可以得出一张济 山等 喷射沉积成形合金及 金 属 复合材料力学性能 · · 图 为喷射沉 积 成形 基 合金 的屈 服 强 度 和 断裂 延 伸率 随温 度 的变 化规律 ， 其 中包 括 了 和 同 一 和 一 合金 的成 分相 近 的数 据 喷射沉积成 形材 料 同样 表现 出 通 常 的 合金 屈服 应 力 在 一 定 范 围 内随温 度增 大 的特殊 温 度 关 系 · 一 ， 一 ， 一 和 一 合金 的峰值 强 度 和 相应 的温 度 分 别为 ， ， 和 ℃ 和 的加 人 提 高 了峰值 强 度 和相 应 的温 度 另 一 个 重要 的结果 是 还 可 以改 善喷射沉 积 成形 材 料 的 高温 塑性 例 如 ， 一 合金 的高温 延 伸率至 少大 于 ， 强 度 也 高于 铸锻 合 金 的 水 平 ℃ 约 为 这 与喷射沉 积 成 形 过 程 中发生 的显微 组 织细 化和 元 素偏 析受 到抑 制 有直 接 关 系 一 合金 表现 出 同 合金 相 似 的高温 强度 ， 但 二 者 在 高温 条 件 下 均 表 现 出较 差 的 塑 性 一 合 金 的强 度 和 塑性 均 为最 低 ， 这 同该合 金 中的较 高 的疏松 度 表 有 关 事实 上 ， 断 口 观 察 可 以 看到 喷射过程 中形成 的 固态熔滴 ， 表 明合金 中 的某 些 部 分 可 能 存 在 着 结 合 力 低 下 的 问题 可 见 ， 一 合 金 的 制 造 工 艺需 要 进 一 步 优 化 在 一 合金 中 同 一 相 似 ， 断裂 以 沿 晶 为主 ， 是 塑性 低下 的主要 原 因 而 在 一 合金 中 ， 穿晶韧 一 一 一 ，户 一 一 一 ‘全 、 、 、 擎 写与 ‘，五 “ 心岁 矛 ‘ ︸ 芝招已 ℃ 口 ℃ 图 喷射沉积成形 ‘ 合金拉伸屈服强度 和 延伸率 随温度的变化 窝 断裂 占主 导地 位 ℃ 时 ， 在 一 合 金 的 断 口 上 形 成 了许多细 小 的球 状物 ， 可 视 为动态再 芝毛月 结 晶 的结果 ’ ， 在 该温度 下 ， 一 合金 达到 塑 性 最小 值 约 合金 在 该 温 度 范 围 内发 生 塑 性 降低 的 另 一 机 制 可 能 是 动 态 氧 化 的影 响 ，‘ ，， 图 为 一 合金 同普通 高温 合金 加 的持久性 能 的 比较 在 中温 范 围 内 ， 雾 化 喷 射沉 积成 形合金 的持久 断裂 强 度 接 近 合金 的水平 ， 但 在 高温 范 围 内 ， 喷 射沉 积 成 形 材料 的持久 强 度 有 所 降低 这 与 不 同温 度 范 围 的 断裂 机 制 的变 化 有 关 断 口 分 析 表 明 ， 在 中温 范 围 内 ， 断裂 以 穿 晶 为 主 ， 在 高 温 条 件 下 ， 断裂 以 沿 晶 为 主 可 见 ， 喷 射 沉 积 成 形 材 料 的 晶 粒 发 生 了 细 化 ， 高 温 持 久 性 能 也 相 应 地 减 小 ， 这 同晶粒 尺 寸 对金 属 与合金 持久 性 能 影 响 的一 般结 果 是 一 致 的 因此 ， 本 文 可 以 得 出 一 介犷 图 喷射成形附达 合金同 镍基合金持 久性能的比较 拉森一米勒曲线 为断裂时 间 ， 单位为 热力学为温度 ， 单位为