Ni–Al–Ru三元系1273K和1473K等溫截面的試驗和優化計算研究*

毛芯茹， 吳雪婷， 魯曉剛，

（1.上海大學材料基因組工程研究院，上海 200444； 2.上海大學，上海 200444）

鎳基高溫合金具有優異的抗疲勞性能、韌性、高溫蠕變強度、表面穩定性、抗氧化和抗熱腐蝕性能，被廣泛應用于航空航天領域，是目前用于制造先進航空發動機和工業燃氣渦輪葉片等熱端承載部件的主要用材[1]。然而隨著服役環境越來越苛刻，鎳基高溫合金的開發面臨著巨大的挑戰，新的研發思路和方法應運而生。

隨著計算材料科學的飛速進步，以計算熱力學方法（CALPHAD）為基礎構建的多尺度集成計算和試驗平臺， 是建立多元多相材料成分–工藝–組織結構–性能之間的定量關系、高效低耗設計先進工程材料的嶄新手段， 也是材料基因組計劃的終極目標[2]。這種新方法避免了傳統試錯法的許多缺點，節省了人力、物力，同時極大地提高了新材料設計的效率。CALPHAD 方法作為相圖和熱力學評估和計算手段，被廣泛應用于新材料的設計和研發中[2–3]。

鎳基高溫合金中Ni–Al 系高溫合金的主要強化相為L12–Ni3Al 結構的有序沉淀相（即γ′相）。經過研究發現[4–6]，元素Ru 對于提高Ni–Al合金的高溫持久性能有重要的作用，但Ru 元素的過量添加會導致硬脆的TCP 有害相的析出，降低合金的蠕變性能[4]。因此，建立Ni–Al–Ru三元體系的熱力學數據庫對于掌握高溫合金中析出相的相平衡關系及析出條件至關重要。

文獻綜述

在Ni–Al–Ru 三元體系中，Ni–Al 二元系的研究已經有大量報道。本研究中Ni–Al 二元系直接引用王楊[7]采用的熱力學模型和優化的模型參數，計算得到的相圖與前人的試驗數據吻合得很好。……