镁在高温合金中的晶界效应和作用机制

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1、镁在高温合金中的晶界效应和作用机制李玉清　陈国胜　刘锦岩　徐帮伟　程秀锋　龚玉汉摘　要：偏聚到晶界的镁原子可将原子错配度较小的其它溶质原子从晶界驱逐到晶内点阵或晶界相中，并可增强间隙原子向晶界的偏聚；镁原子可进入晶界相的单胞中，从而促使晶界相球化，并降低其稳定性。关键词：镁　晶界效应　作用机制GrainBoundaryInfluenceandEffectMechanismofMagnesiuminSuperAlloyLiYuqing,ChenGuosheng,LiuJinyan,XuBangwei,ChengXiufengandGongYuhan(DayeSpe

2、cialSteelCorpLtd,Huangshi435001)Abstract：TheMgatomssegregatedatgrainboundariesmaypromotethesoluteatomswithsmallermisfitsgettingintoeitherthelatticeinsidegrainortheprecipitatephaseingrainboundariesandmayenhancetheinterstitialatomssegregationaccumulatingtowardsgrainboundaries.TheMgatom

3、scanenterthelatticeofgrainboundaryprecipitates,resultinginspheroidizingtheprecipitatesanddecreasingtheirstability.Keyword：Mg,GrainBoundaryInfluence,EffectMechanism▲　　许多作者已对镁在高温合金中的作用进行了广泛研究［1～4］。目前国内外关于高温合金中镁对晶界作用的研究，在实验上缺乏同镁的晶界偏聚密切相关、对晶界起主要作用的晶界析出相的明晰图象，特别是对晶界上常出现的片状相的形貌分布特征、化学组成等不能

4、准确、全面揭示；在理论上缺乏统一的模型，因而关于镁对晶界作用的认识受到一定限制。1　实验方法　　A合金经真空感应炉熔炼，各试样取自23kg锭轧成的22mm直径棒材；B合金经真空感应炉冶炼，试样取自10kg锭锻成的48mm直径棒材；C合金两组试样分别取自电炉熔炼的20mm锻制方坯及电炉和电渣双联工艺冶炼的90mm锻制方坯；D合金试样经真空感应炉冶炼，锻造开坯，轧制成18mm直径棒材。不同镁含量的实验合金的化学成分和标准热处理制度见表1、表2。表1　实验合金的化学成分/%Table1　Chemicalcompositionsofalloystested/%CMnSi

5、CrNiMoWVNbAlTiBFeAlloyA0.046--15.0bal3.0--2.01.502.600.005B≤0.1--13.0～16.0bal2.0～4.05.0～7.0--1.70～2.301.80～2.30-C0.377.8～8.6-12.48.21.3-1.50.330.001～0.30--balD0.056～0.0641.51～1.540.54～0.6014.725.0～25.41.15～1.26-0.270.01～0.050.17～0.291.82～1.990.0073～0.0080bal表2　实验合金的标准热处理制度Table2　Stan

6、dardheattreatmentprocedureofalloysAlloyNormalheattreatmentprocedureA1120℃8h，AC+1000℃4h,AC+775℃16h,ACB1180℃2h，AC+1050℃4h,AC+800℃16h,ACC1140℃2h，WC+660℃16h,AC+770℃2h,ACD980℃1h,OC+720℃16h,AC　　WC、AC和OC分别表示水冷、空冷和油冷。　　试样开槽，在液态氮中保持30min后冲断。在PhilipsSEM505扫描电子显微镜中观察到晶粒表面得以充分暴露。在晶粒表面上制备并获得大面积的萃

7、取碳复型。在PhilipsCM12电子显微镜中观察到晶界析出相被萃取无遗，并分析研究了不同合金中镁对晶界相的形貌、分布和结构特征的影响。在PhilipsSEM505扫描电子显微镜中，对以石墨为衬底的萃取碳复型上晶界相的成分进行EDAX分析。2　镁的晶界效应　　研究A合金标准热处理试样中镁的晶界效应时发现，适量镁可减少并细化大尺寸NbC和抑制羽毛状M23C6的析出，增加粒状NbC和M4B3；过量镁增加晶界羽毛状M23C6，并在晶界局部区域形成M4B3脆性包层。例如，镁含量为0.0005%时，晶界存在较多呈条带分布的NbC大厚片(图1a)，局部区域有羽毛状M23C6

8、薄片(图1b)和粒状M4