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晶界強(qiáng)化 在高溫下,合金的晶界是薄弱環(huán)節(jié)(見(jiàn)界面),加入微量的硼、鋯和稀土元素可改善晶界強(qiáng)度。這是因?yàn)橄⊥猎啬軆艋Ы纾?、鋯原子能填充晶界空位,降低蠕變過(guò)程中晶界擴(kuò)散速率,抑制晶界碳化物的集聚和促進(jìn)晶界第二相球化。另外,鑄造合金中加適量的鉿,也能改善晶界的強(qiáng)度和塑性。還可通過(guò)熱處理在晶界形成鏈狀分布的碳化物或造成彎曲晶界,提高塑性和強(qiáng)度。
氧化物彌散強(qiáng)化 通過(guò)粉末冶金方法,在合金中加入高溫下仍保持穩(wěn)定的細(xì)小氧化物,呈彌散分布狀態(tài),從而獲得顯著的強(qiáng)化效應(yīng)。通常加入的氧化物有ThO2和Y2O3等。這些氧化物是通過(guò)阻礙位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)和穩(wěn)定位錯(cuò)亞結(jié)構(gòu)等因素而使合金得到強(qiáng)化的。
典型牌號(hào) 70年代典型的綜合性能較好的高溫合jp號(hào)及其化學(xué)成分見(jiàn)表。就高溫下持久強(qiáng)度來(lái)說(shuō),鎳基合金{zg},鈷基合金次之,鐵基合金較低
制造工藝 不含或少含鋁、鈦的高溫合金,一般采用電弧爐或非真空感應(yīng)爐冶煉。含鋁、鈦高的高溫合金如在大氣中熔煉時(shí),元素?zé)龘p不易控制,氣體和夾雜物進(jìn)入較多,所以應(yīng)采用真空冶煉。為了進(jìn)一步降低夾雜物的含量,改善夾雜物的分布狀態(tài)和鑄錠的結(jié)晶組織,可采用冶煉和二次重熔相結(jié)合的雙聯(lián)工藝。冶煉的主要手段有電弧爐、真空感應(yīng)爐和非真空感應(yīng)爐;重熔的主要手段有真空自耗爐和電渣爐。
固溶強(qiáng)化型合金和含鋁、鈦低(鋁和鈦的總量約小于 4.5%)的合金錠可采用鍛造開坯;含鋁、鈦高的合金一般要采用擠壓或軋制開坯,然后熱軋成材,有些產(chǎn)品需進(jìn)一步冷軋或冷拔。直徑較大的合金錠或餅材需用水壓機(jī)或快鍛液壓機(jī)鍛造。
合金化程度較高、不易變形的合金,目前廣泛采用精密鑄造成型,例如鑄造渦輪葉片和導(dǎo)向葉片。為了減少或xc鑄造合金中垂直于應(yīng)力軸的晶界和減少或xc疏松,近年來(lái)又發(fā)展出定向結(jié)晶工藝。這種工藝是在合金凝固過(guò)程中使晶粒沿一個(gè)結(jié)晶方向生長(zhǎng),以得到無(wú)橫向晶界的平行柱狀晶。實(shí)現(xiàn)定向結(jié)晶的首要工藝條件是在液相線和固相線之間建立并保持足夠大的軸向溫度梯度和良好的軸向散熱條件(見(jiàn)金屬的凝固)。此外,為了xc全部晶界,近年來(lái)還研究單晶葉片的制造工藝。
粉末冶金工藝 主要用以生產(chǎn)沉淀強(qiáng)化型和氧化物彌散強(qiáng)化型高溫合金。這種工藝可使一般不能變形的鑄造高溫合金獲得可塑性甚至超塑性。