金属所在位错攀移主导的金属碳化物领域取得进展

金属碳化物（MC）是钢和超耐热合金中典型的强化相。然而，在高温蠕变过程中会发生碳化物的分解，对超级合金的高温性能是不利的。

来自中国科学院金属研究所和河北工业大学的学者通过透射电子显微镜和原子模拟，报道了MC分解原子尺度到微观尺度的机制。研究发现，在高温蠕变过程中，MC 可以发生塑性变形，这被观察到的MC 内部的高密度位错和基体/MC 界面的台阶所支持。这可以释放基体/MC 界面上的应力集中，从而提高抗蠕变能力。随着Cr 沿位错线的偏析和连续位错的攀升，MC 在晶粒内部分解为M23C6，这可能导致MC碳化物内部的裂纹，即在部分连贯的M23C6/MC 界面上发生断裂。这对现有的知识来说是新的，即MC 分解和断裂发生在基体/MC 界面。相关文章以Dislocationclimbing dominateddecomposition andfractureofcarbidesina Ni-basedsuperalloy为题发表在ActaMaterialia上。

通过详细的TEM 分析，首次以高空间分辨率研究了蠕变后多晶超合金中MC 碳化物的内部分解行为。过渡金属元素的不均匀分布和退化产物M23C6已被证实。其机制可以解释为位错的攀升导致Cr、Co、Ni 沿位错路径偏析，随后促进M23C6在MC 内部析出。此外，显示出碳化物的塑性变形能力，以释放界面上的局部应力。重要的是，M23C6/MC 界面的脱粘将使裂纹在蠕变试样中开始出现。因此，MC 碳化物的内部分解可能导致内部微裂纹的传播。为了改善超耐热合金的蠕变性能，应该仔细控制碳化物的变形和分解。

下图为元素在MC 碳化物中的不均匀分布。