【摘 要】
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镍基高温合金因具有优良的高温强度、良好的抗氧化能力、耐腐蚀性能、抗蠕变性能和组织稳定性,被广泛应用于航空航天、核工业、能源动力、交通运输等领域。其中航空发动机中的热端部件约有50%由镍基高温合金制成。随着航空发动机的发展,对涡轮盘用高温合金工作温度及性能的要求日益提升。为设计满足性能要求的新型镍基高温合金材料,合金相关的相图和热力学信息是关键。本文基于相图计算（CALPHAD:CALculatio
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镍基高温合金因具有优良的高温强度、良好的抗氧化能力、耐腐蚀性能、抗蠕变性能和组织稳定性,被广泛应用于航空航天、核工业、能源动力、交通运输等领域。其中航空发动机中的热端部件约有50%由镍基高温合金制成。随着航空发动机的发展,对涡轮盘用高温合金工作温度及性能的要求日益提升。为设计满足性能要求的新型镍基高温合金材料,合金相关的相图和热力学信息是关键。本文基于相图计算（CALPHAD:CALculation of PHAse Diagrams）方法,对镍基高温合金中 Ni-Al-M（M=Re,Ru,W,Ta,Co）和Re-Ru-W等重要三元系进行了热力学优化,并通过关键实验,采用X射线衍射（XRD）和扫描电镜（SEM/EDS）等方法测定了 Cu-Cr-Ti体系800℃等温截面,并基于现有的热力学数据库模拟了几种不同成分合金的凝固过程及相变序列。主要研究工作如下:（1）对Ni-Al-M（M=Re,Ru,W,Ta,Co）体系的边际二元和三元系进行了详细的文献数据评估,基于文献报道的实验数据和边际二元系的热力学描述,采用CALPHAD方法,对Ni-Al-M（M=Re,Ru,W,Ta,Co）进行了热力学优化,获得了一套能准确描述Ni-Al-M（M=Re,Ru,W,Ta,Co）体系的热力学参数。计算了一些代表性的等温截面,本工作获得的热力学参数可以对实验数据进行很好地描述。（2）对Re-Ru-W体系的边际二元和三元系进行了详细的文献数据评估,基于文献报道的实验数据和Re-W二元系的热力学描述,采用CALPHAD方法,对Re-Ru、Ru-W和Re-Ru-W体系进行了热力学优化,获得了一套能准确描述Re-Ru、Ru-W和Re-Ru-W体系的热力学参数。计算了 Re-Ru-W体系2000和1500℃的等温截面和液相面投影图。本工作的计算结果与实验数据相一致。（3）对Cu-Cr-Ti体系的边际二元和三元系进行了详细的文献数据评估,设计并制备了 18个关键合金。借助XRD和SEM/EDS检测方法,测定了 Cu-Cr-Ti三元系800℃等温截面的相平衡关系,发现了三元化合物τ1,并测定了其溶解度范围。（4）基于以上研究成果并结合文献数据建立了 Ni-Al-Re-Ru-W-Ta-Co七元系热力学数据库,使用该数据库计算了几种不同成分下镍基高温合金的凝固过程及相变序列,分析了添加不同含量的Re、Ru和Ta对合金凝固过程的影响。图[35]表[6]参[201]
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