莫來石基耐火材料夾雜物與粉末冶金高溫合金FGH96 界面反應

張軼波, 鄭 亮, 許文勇, 李 周, 張國慶

（中國航發北京航空材料研究院 先進高溫結構材料重點實驗室, 北京100095）

隨著航空發動機燃燒效率的要求越來越高，航空發動機用渦輪盤、篦齒盤等關鍵熱端部件承受著極大的離心負荷和熱負荷。粉末冶金高溫合金由于無宏觀偏析，且組織均勻、細小，因而抗氧化、耐腐蝕性能好，同時具有良好的低周疲勞、持久和抗蠕變等綜合力學性能，在現代航空發動機和燃氣輪機中得到廣泛應用，成為制備先進航空發動機和燃氣輪機熱端部件的首選材料[1-5]。

粉末高溫合金在制備過程中會引入非金屬夾雜物，而非金屬夾雜物的存在會破壞合金基體的連續性[6]，造成局部應力集中[7]，嚴重惡化材料的力學性能[8]，拉低低周疲勞性能（LCF）[9-11]，同時也是裂紋萌生和擴展的主要原因[12]。

粉末高溫合金中非金屬夾雜物主要引入途徑包括母合金熔煉過程中合金熔體接觸的耐火材料[13-15]、霧化制粉過程中重熔合金熔體接觸的耐火材料[16]、母合金制備和重熔熔煉過程中合金元素脫氧產物[17-18]以及粉末處理過程等[19]。盡管目前在各個工藝階段采取各種去除夾雜的措施，例如母合金熔煉采用VIM+VAR+ESR 三重熔煉工藝，對制備的高溫合金粉末進行篩分以控制夾雜物尺寸等，但是粉末高溫合金中的非金屬夾雜物仍然很難完全避免。尤其粉末制備過程接觸的各種耐火材料是鎳基粉末高溫合金夾雜物缺陷的重要來源[20-22]。由于非金屬夾雜物在隨后的熱壓密實和熱變形過程中會與合金基體界面發生反應，甚至變形改變，因此，針對非金屬夾雜物在粉末高溫合金制件中界面反應機理、演變及其后續變化的深入研究是必要的。……