第9期 胡鹏辉等：含Hf镍基粉末高温合金快速凝固粉末颗粒特性 1177· 间的含量均高于枝晶轴上的含量，而Co、Cr、Ni和 元素的偏析程度最小 W元素在枝晶间的含量均低于枝晶轴上的含量. 2.4 析出相 定量表征某个元素的枝晶偏析程度，通常采用 实验还发现，不同的凝固组织形态，直接影响 偏析比S·偏析比由下式定义： 粉末颗粒内析出相的形态和类型.通过投射电镜观 察到含0.6%Hf的FGH96合金粉末颗粒内部在快 SR=CID/CDC. (3) 速凝固过程中大部分相析出被限制，而碳化物却 式中，CD和CDc分别是枝晶间和枝晶轴元素质 能在枝晶间和胞壁大量析出，如图7(a)所示.从图 量分数.当S>1时，元素为正偏析，偏析于枝晶 中看出，合金粉末颗粒内部主要存在三种形态碳化 间，SR越大则偏析越严重：当SR<1时，元素为 物，分别为块状(B)、条状(C)和花朵状(D),放大 负偏析，偏析于枝晶轴，S越小则偏析越严重：当 图分别如图7(b)、(c)和(d)所示.对这些碳化物进 S=1时，则表示不存在微观偏析.表1为不同Hf 行结构和成分分析表明，碳化物的类型为MC型， 含量的FGH96合金粉末颗粒中各合金元素的偏析 由于这些碳化物成分中含有较多碳化物形成元素， 比.从表中可以看出，按偏析程度排序，偏析于枝 故可称之为MC型碳化物.碳化物尺寸在三维方向 晶间的顺序为Nb>Ti>Zr,偏析于枝晶轴的顺序为 的完整度随着几何形状的变化而改变，块状碳化物 W>Co>Cr>Ni.同时，实验结果还发现，当Hf质 完整度最高，花朵状最差，这主要与其形成机理和 量分数为0.3%时，Ti、Nb、Zr、Hf等强碳化物形成 形成条件有关 2.5 (a) (b) 80 17 。0.3% 2.0 40.6% -Cr 16 1.5 s 。0 15 滋 。0.3% 滋 1.0 40.6% 14 0.5 12 0.0 枝晶轴 枝晶间 枝晶轴 11 枝晶轴 枝品间 枝晶轴 (c)0 Hf 58 (d) ·0.3% G 40.6% 54 52 =0 教50 ·0.3% ▲0.6% 2 45 4.0 3.5 枝晶轴 枝晶间 枝晶轴 枝晶轴 枝晶间 枝晶轴 图6不同Hf质量分数的FGH96合金粉末颗粒中合金元素的偏析 Fig.6 Elemental segregation of FGH96 powder particles with different Hf contents 表1 不同Hf含量的FGH96合金粉末颗粒中各合金元素的偏析比 Table 1 Microsegregation ratios of elements in FGH96 powder particles with different Hf contents Hf质量分数/% Zr Hf Ti Nb Co Cr W N 0 2.66 2.23 4.18 0.88 0.92 0.76 0.94 0.3 1.36 1.93 1.83 4.15 0.89 0.94 0.84 0.97 0.6 1.41 9.56 1.90 5.33 0.94 0.88 0.79 0.95 对FGH96合金粉末颗粒中各种形态碳化物 由Ti、Nb和Zr组成，MC相的组成变为(Ti,Nb, 进行物理化学分析表明：MC'型碳化物中含有 Z)C型，其简化的化学组成式如表2所示.从表2 Ti、Nb、Cr、Co、W、Mo和Zr合金元素，主要 中看出：在合金中加入Hf元素(0-→0.3%)，MC碳第 9 期 胡鹏辉等：含 Hf 镍基粉末高温合金快速凝固粉末颗粒特性 1177 ·· 间的含量均高于枝晶轴上的含量，而 Co、Cr、Ni 和 W 元素在枝晶间的含量均低于枝晶轴上的含量. 定量表征某个元素的枝晶偏析程度，通常采用 偏析比 SR. 偏析比由下式定义： SR = CID/CDC. (3) 式中，CID 和 CDC 分别是枝晶间和枝晶轴元素质 量分数. 当 SR>1 时，元素为正偏析，偏析于枝晶 间，SR 越大则偏析越严重；当 SR<1 时，元素为 负偏析，偏析于枝晶轴，SR 越小则偏析越严重；当 SR=1 时，则表示不存在微观偏析. 表 1 为不同 Hf 含量的 FGH96 合金粉末颗粒中各合金元素的偏析 比. 从表中可以看出，按偏析程度排序，偏析于枝 晶间的顺序为 Nb>Ti>Zr，偏析于枝晶轴的顺序为 W>Co>Cr>Ni. 同时，实验结果还发现，当 Hf 质 量分数为 0.3%时，Ti、Nb、Zr、Hf 等强碳化物形成 元素的偏析程度最小. 2.4 析出相 实验还发现，不同的凝固组织形态，直接影响 粉末颗粒内析出相的形态和类型. 通过投射电镜观 察到含 0.6% Hf 的 FGH96 合金粉末颗粒内部在快 速凝固过程中大部分 γ 0 相析出被限制，而碳化物却 能在枝晶间和胞壁大量析出，如图 7(a) 所示. 从图 中看出，合金粉末颗粒内部主要存在三种形态碳化 物，分别为块状 (B)、条状 (C) 和花朵状 (D)，放大 图分别如图 7(b)、(c) 和 (d) 所示. 对这些碳化物进 行结构和成分分析表明，碳化物的类型为 MC 型， 由于这些碳化物成分中含有较多碳化物形成元素， 故可称之为 MC0 型碳化物. 碳化物尺寸在三维方向 的完整度随着几何形状的变化而改变，块状碳化物 完整度最高，花朵状最差，这主要与其形成机理和 形成条件有关. 图 6 不同 Hf 质量分数的 FGH96 合金粉末颗粒中合金元素的偏析 Fig.6 Elemental segregation of FGH96 powder particles with different Hf contents 表 1 不同 Hf 含量的 FGH96 合金粉末颗粒中各合金元素的偏析比 Table 1 Microsegregation ratios of elements in FGH96 powder particles with different Hf contents Hf 质量分数/% Zr Hf Ti Nb Co Cr W Ni 0 2.66 — 2.23 4.18 0.88 0.92 0.76 0.94 0.3 1.36 1.93 1.83 4.15 0.89 0.94 0.84 0.97 0.6 1.41 9.56 1.90 5.33 0.94 0.88 0.79 0.95 对 FGH96 合金粉末颗粒中各种形态碳化物 进行物理化学分析表明： MC0 型碳化物中含有 Ti、Nb、Cr、Co、W、Mo 和 Zr 合金元素，主要 由 Ti、Nb 和 Zr 组成，MC0 相的组成变为 (Ti, Nb, Zr)C 型，其简化的化学组成式如表 2 所示. 从表 2 中看出：在合金中加入 Hf 元素 (0→0.3%)，MC0 碳