Re 添加对一种 CoNi 基高温合金微观结构演化的影响

在本研究中，介绍了铼 (Re) 添加对一种新型低密度 Co-Ni-Al-Mo-Nb 基高温合金微观结构演化的影响。Re 的添加显著影响了长期时效过程中 ${\gamma}'$ 析出相形貌、${\gamma}/{\gamma}'$ 晶格错配度以及 ${\gamma}/{\gamma}'$ 微观结构稳定性。向 Co-30Ni-10Al-5Mo-2Nb（均为 at.%）合金中添加 2 at.% Re，在 900{\deg}C 时效 50 小时，使 ${\gamma}/{\gamma}'$ 晶格错配度降低约 40%（从 +0.32% 降至 +0.19%，室温测量），从而将 ${\gamma}'$ 形貌从立方状改变为圆角立方状析出相。通过原子探针层析 (APT) 得到的 ${\gamma}/{\gamma}'$ 界面成分分布显示，Re 分配至 ${\gamma}$ 相 (K_Re=0.34)，并导致 Mo 从 ${\gamma}'$ 析出相反分配至 ${\gamma}$ 相 (K_Mo=0.90)。在 ${\gamma}/{\gamma}'$ 界面观察到溶质 Re 的吉布斯界面过剩 (${\Gamma}_Re$，范围 0.8 至 9.6 atom.nm-2) 呈非均匀分布。在 900{\deg}C 的粗化研究（长达 1000 小时）表明，${\gamma}'$ 析出相的粗化仅通过蒸发—凝聚 (EC) 机制发生。这与在 Co-30Ni-10Al-5Mo-2Nb 合金以及一些 Ni-Al 基和高密度 Co-Al-W 基高温合金中观察到的相反，后者中 ${\gamma}'$ 析出相通过团聚/合并机制粗化，并以 ${\gamma}'$ 沿 <100> 方向广泛排列作为微观结构不稳定的标志。估计 ${\gamma}'$ 粗化速率指数 (K_r) 和 ${\gamma}/{\gamma}'$ 界面能分别为 1.41 x 10-27 m3/s 和 8.4 mJ/m2，与 Co-Al-W 基高温合金相当或更低。