冷却方式对Ｋ４１６Ｂ合金显微组织和力学性能的影响

杨林 朱玉平 盛乃成 于金江 孙晓峰

摘 要：为了明确Ｋ４１６Ｂ合金铸态组织和性能不稳定的原因，通过不同冷却方式制备了Ｋ４１６Ｂ合金，研究冷却方式对Ｋ４１６Ｂ合金组织和力学性能的影响．结果表明：合金铸态组织和力学性能受冷却方式影响较大．单壳方式下合金ＭＣ碳化物多呈骨架状，共晶含量较高；埋砂方式下合金ＭＣ碳化物呈块状，共晶含量较低；单壳和埋砂两种方式下合金共晶形貌呈蜂窝状，γ′相尺寸较小，ＭＣ碳化物形貌完好，合金室温拉伸强度和持久寿命较高；一直埋砂方式下合金共晶形貌多为块状，部分ＭＣ碳化物分解为Ｍ６Ｃ，γ′相发生了明显粗化，合金室温拉伸强度和持久寿命显著下降．

關 键 词：镍基高温合金；冷却方式；共晶；ＭＣ碳化物；Ｍ６Ｃ碳化物；γ′相；室温拉伸试验；持久性能

中图分类号：ＴＧ２４；ＴＧ１１３-１２ 文献标志码：Ａ 文章编号：１０００－１６４６（２０２３）０２－０１５１－０５

高温合金具有优异的蠕变抗力、较好的断裂韧性以及优良的抗氧化热腐蚀性能，能够在６５０℃以上以及复杂应力条件下工作．因此，作为关键材料被广泛应用于燃气涡轮发动机、核反应堆、能源动力以及石油化工等领域［１－４］．铸造镍基高温合金由于不受锻造成型的限制，可实现高合金化，通过向合金中添加大量固溶强化元素（Ｗ、Ｍｏ、Ｒｅ等）可以显著提高合金的高温强度［５－６］．此外，向合金中添加Ｃ还可以与各种合金元素结合生成碳化物强化相，对合金的高温性能具有至关重要的作用［７－８］．材料的制备工艺会对合金组织产生重要影响［９］．Ｋ４１６Ｂ合金是沉淀强化型等轴晶铸造高温合金中的一种，合金中存在大量合金化元素，因而需要严格控制合金制备工艺，从而保证其铸态成分、组织和性能的稳定性．为了明确制备过程中冷却方式的作用，本文通过调整合金浇铸时的冷却方式（单壳冷却、一直埋砂冷却和埋砂取出冷却），研究了冷却方式对Ｋ４１６Ｂ合金显微组织和力学性能的影响．