西工大在镍基单晶高温合金组织稳定性研究中获新进展

镍基单晶高温合金具备优异的高温力学性能、组织稳定性、抗氧化性及抗蠕变性能，被广泛用于先进航空发动机涡轮叶片的制造。随着目前涡轮叶片承温能力的不断提高，先进镍基单晶高温合金中W、Ta 和Re 等难熔元素的含量逐渐增加，其服役过程中组织稳定性显著恶化。

近日，来自西北工业大学凝固技术国家重点实验室的杨文超教授和张军教授采用3D-APT 和TEM等先进手段揭示了Ru 元素添加对镍基单晶高温合金组织稳定性的影响机理。研究发现，在1100 °C热暴露期间，加入Ru 元素显著促进了合金中γ′相筏化，抑制了拓扑紧密堆排（TCP）相析出；由于合金元素上坡扩散效应，在γ/γ′两相界面靠近γ基体一侧形成了富含Re、Co、Cr 等的元素偏聚层，而Ru 元素的添加可以明显降低这些元素的偏聚浓度。进而通过TEM 观察了TCP 相的优先形核位置，提出了Ru 元素添加对镍基单晶高温合金组织稳定性作用机理的新观点。

相关研究成果以Newinsightsintothe microstructuralstability basedontheelement segregationbehavioratγ/γ′interfaceinNi-based singlecrystalsuperalloys withRuaddition为题发表在Journal ofMaterialsScience&Technology上。

左图为Ru 元素添加抑制TCP相析出过程示意图。