【摘 要】
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Co-Al-W高温合金是由L12结构γ′-Co3（Al,W）相强化的新型钴基高温合金,Co-Al-W合金具有较高的高温强度与抗氧化性能。与镍基高温合金通过反相畴界强化不同,钴基高温合金强化方式是共格强化,其强化相和基体相错配度接近1%,变形能力较差,成为Co-Al-W合金研究的方向之一,B元素可以有效提高合金的韧性,Ce元素是较好的晶界强化元素,可以有效提高晶界强度,抑制晶界脆断。本文基于课题组前
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Co-Al-W高温合金是由L12结构γ′-Co3（Al,W）相强化的新型钴基高温合金,Co-Al-W合金具有较高的高温强度与抗氧化性能。与镍基高温合金通过反相畴界强化不同,钴基高温合金强化方式是共格强化,其强化相和基体相错配度接近1%,变形能力较差,成为Co-Al-W合金研究的方向之一,B元素可以有效提高合金的韧性,Ce元素是较好的晶界强化元素,可以有效提高晶界强度,抑制晶界脆断。本文基于课题组前期对Co-8.8Al-9.8W高温合金的研究,在Co-8.8Al-9.8W与Co-8.8Al-9.8W-2Ta合金微观组织中发现,Ta元素有效提高合金强化相体积分数,但是Ta会促进合金有害二次相析出。添加合金化元素Ta有效提升合金最大抗压强度和延伸率,改变合金的断裂方式,但无法改变合金脆性断裂的本质。因此,以Co-8.8Al-9.8W-2Ta合金为基体,通过B元素和Ce元素微合金化,制备微合金化元素含量在0.1～0.8 at.%的八种合金,经过1300°C固溶处理和900°C时效处理,对合金微观组织、元素分布、二次相和显微硬度进行分析,为合金的下一步研究提供一定的数据参考。研究发现,B和Ce元素对合金强化相形状和体积分数没有明显影响,主要影响合金晶界处析出的有害二次相,其中Ce元素对二次相Co3W的体积分数没有明显影响,其晶界处二次相分布与2Ta合金相同,但二次相形状出现球化现象;B元素对合金二次相的种类和体积分数均有影响,合金时效处理后二次相主要有Co3W和Co7W6,随着B含量的增加,合金晶界区域有害二次相体积分数减少,晶界区域没有基体相析出。电子探针显微分析表明Ce元素均匀分布于合金中、B元素主要分布在晶界区域二次相中,部分Ce原子形成化合物Ce2Co17和Al2Ce2Co15,部分B原子形成Co W2B2。显微硬度实验表明:相比于基体Co-8.8Al-9.8W-2Ta合金,微合金化后合金显微硬度均有明显提升。其中在添加含Ce合金显微硬度随着Ce含量的上升出现先上升后下降的现象,0.4Ce合金显微硬度达到最高;而含B合金显微硬度随着B含量的上升逐渐下降。考虑合金的微观组织和显微硬度,B元素添加应该在0.1at.%左右,Ce元素含量应该在0.4 at.%。
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