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采用真空感應(yīng)熔煉工藝制備了不同鋯添加量（0，0.005%，0.025%，0.050%，質(zhì)量分?jǐn)?shù)）的K465鎳基高溫合金，并進(jìn)行1210℃×4h熱處理，研究了鋯添加量對合金顯微組織、拉伸性能和高溫持久性能的影響。結(jié)果表明：不同鋯添加量試驗合金中存在塊狀MC型碳化物、條狀和顆粒狀M6C型碳化物，以及γ/γ´共晶和顯微疏松；當(dāng)鋯添加量不大于0.025%時，隨鋯添加量增加，顆粒狀碳化物含量先基本不變后增加，塊狀和條狀碳化物以及γ/γ´共晶和顯微疏松含量無明顯變化；當(dāng)鋯添加量增至0.050%時，條狀和顆粒狀碳化物含量急劇降低，塊狀碳化物、γ/γ´共晶和顯微疏松含量均顯著增加。隨著鋯添加量的增加，試驗合金的室溫抗拉強度無明顯變化，斷后伸長率先基本不變后降低，在975 ℃/225 MPa下的持久斷裂時間先延長后縮短。鋯的最佳添加量為0.025%，此時合金的持久斷裂時間最長，為70 h，室溫抗拉強度為1 020 MPa，斷后伸長率為9%。

01研究背景

隨著航空發(fā)動機技術(shù)的不斷發(fā)展，發(fā)動機推重比不斷提高，渦輪葉片服役溫度越來越高，這對葉片材料的綜合性能，尤其是高溫性能提出了更高要求。鎳基鑄造高溫合金是葉片材料的一種，其成分復(fù)雜，添加的微量元素主要起到晶界強化和晶界凈化作用。鋯元素作為鑄造高溫合金重要的晶界強化微量元素，在各類牌號高溫合金中均得到廣泛應(yīng)用，有關(guān)其在高溫合金中作用機理的研究工作也已開展較多。李亞敏等研究發(fā)現(xiàn)，添加鋯可促進(jìn)K4169合金中鈮、鉬、鈦元素偏析，增加碳化物數(shù)量，提高Laves相初熔溫度，降低合金熔點；楊道敏等研究發(fā)現(xiàn)，鋯元素可以改善高溫合金的鑄造性能，減小鑄件的熱裂傾向；CHEN等和HUANG等研究發(fā)現(xiàn)，鋯元素可限制高溫合金中的碳化物由MC向M23C6轉(zhuǎn)變，穩(wěn)定MC碳化物和基體界面；周鵬杰等研究發(fā)現(xiàn)，隨著鋯含量的增加，M951合金的碳化物形貌由片狀或針狀向塊狀轉(zhuǎn)變，晶粒內(nèi)骨架狀碳化物減少，晶界上碳化物增多，導(dǎo)致合金拉伸性能略有提高，持久斷裂時間先延長后縮短；周陽等研究發(fā)現(xiàn)，K417合金中添加鋯后，組織中共晶相含量和顯微疏松數(shù)量增加，持久斷裂時間先延長后縮短?？梢姡喸貢Ω邷睾辖鸬哪烫匦?、顯微組織及鑄造性能產(chǎn)生影響，從而影響高溫合金的力學(xué)性能。

K465合金是在俄羅斯ЖС6У合金基礎(chǔ)上研制的一種合金化程度較高的鎳基鑄造高溫合金，其鎢、鉬、鈮等難熔元素含量高，具有優(yōu)異的高溫蠕變性能、高溫疲勞性能和高承溫能力，適用于制備航空發(fā)動機渦輪葉片、渦輪導(dǎo)向葉片及其他高溫結(jié)構(gòu)件，在航空領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。目前，尚未見有關(guān)鋯元素對K465高溫合金顯微組織和力學(xué)性能影響的研究報道。因此，作者采用真空感應(yīng)爐制備了添加不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)鋯的K465鎳基高溫合金，并對其進(jìn)行1210℃×4h的熱處理，研究了鋯添加量對合金顯微組織和性能的影響，以期為K465合金中鋯含量的控制提供理論依據(jù)和數(shù)據(jù)支撐。

02研究亮點