冷卻方式對Ｋ４１６Ｂ合金顯微組織和力學性能的影響

楊林 朱玉平 盛乃成 于金江 孫曉峰

摘 要：為了明確Ｋ４１６Ｂ合金鑄態組織和性能不穩定的原因，通過不同冷卻方式制備了Ｋ４１６Ｂ合金，研究冷卻方式對Ｋ４１６Ｂ合金組織和力學性能的影響．結果表明：合金鑄態組織和力學性能受冷卻方式影響較大．單殼方式下合金ＭＣ碳化物多呈骨架狀，共晶含量較高；埋砂方式下合金ＭＣ碳化物呈塊狀，共晶含量較低；單殼和埋砂兩種方式下合金共晶形貌呈蜂窩狀，γ′相尺寸較小，ＭＣ碳化物形貌完好，合金室溫拉伸強度和持久壽命較高；一直埋砂方式下合金共晶形貌多為塊狀，部分ＭＣ碳化物分解為Ｍ６Ｃ，γ′相發生了明顯粗化，合金室溫拉伸強度和持久壽命顯著下降．

關 鍵 詞：鎳基高溫合金；冷卻方式；共晶；ＭＣ碳化物；Ｍ６Ｃ碳化物；γ′相；室溫拉伸試驗；持久性能

中圖分類號：ＴＧ２４；ＴＧ１１３-１２ 文獻標志碼：Ａ 文章編號：１０００－１６４６（２０２３）０２－０１５１－０５

高溫合金具有優異的蠕變抗力、較好的斷裂韌性以及優良的抗氧化熱腐蝕性能，能夠在６５０℃以上以及復雜應力條件下工作．因此，作為關鍵材料被廣泛應用于燃氣渦輪發動機、核反應堆、能源動力以及石油化工等領域［１－４］．鑄造鎳基高溫合金由于不受鍛造成型的限制，可實現高合金化，通過向合金中添加大量固溶強化元素（Ｗ、Ｍｏ、Ｒｅ等）可以顯著提高合金的高溫強度［５－６］．此外，向合金中添加Ｃ還可以與各種合金元素結合生成碳化物強化相，對合金的高溫性能具有至關重要的作用［７－８］．材料的制備工藝會對合金組織產生重要影響［９］．Ｋ４１６Ｂ合金是沉淀強化型等軸晶鑄造高溫合金中的一種，合金中存在大量合金化元素，因而需要嚴格控制合金制備工藝，從而保證其鑄態成分、組織和性能的穩定性．為了明確制備過程中冷卻方式的作用，本文通過調整合金澆鑄時的冷卻方式（單殼冷卻、一直埋砂冷卻和埋砂取出冷卻），研究了冷卻方式對Ｋ４１６Ｂ合金顯微組織和力學性能的影響．