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GH4033高温合金中主要合金元素及作用

GH4033高温合金中主要合金元素有C、Cr、Ni、Al、Ti、B、Si、P、S等，它们对合金组织及性能影响较大。

①狈颈为面心立方结构，没有同素异构转变，相比于体心立方的铁素体结构，面心立方奥氏体结构因原子扩散能力小从而具有更高的高温强度。同时，Ni具有较高的化学稳定性，在500℃下基本不氧化，常温下也不易受潮气、水及某些盐类水溶液腐蚀。与基体为Co、Fe 合金相比，Ni的相稳定性好，从而使镍基高温合金可固溶更多的合金元素而不析出有害相。

②颁谤&苍产蝉辫;元素在镍基合金中主要以固溶态存在于基体中，少量形成碳化物。Cr 的加入可以使固溶体的原子结合力提高，同时使原子的扩散速率降低。尤其是Cr、Ni与氧结合形成的NiO-Cr2O3氧化膜。这种氧化膜，点阵常数小，原子之间排列比较紧密，与基体结合作用良好，不易破裂，使合金不易氧化，从而保证了GH4033 合金有的抗氧化性能与耐腐蚀性能。

③颁别是活性元素，在镍基合金中分布于晶界及枝晶间隙区域，在S 含量较高的合金中易形成Ce2S3，改变原硫化物形态，改善合金的拉伸性能与冲击性能，特别是横向性能。而在含S量低合金中，主要对气体产生内吸附，净化合金晶界，提高合金等温强度，从而起到提高合金持久性能的作用。实验表明，Ce的加入量在0.025—0.050%拉伸塑性略有提高。

④颁元素主要与GH4033合金中Cr元素形成碳化物，晶界碳化物一方面起到阻止晶粒长大，细化晶粒作用另一方面，使晶界附近Cr含量降低，从而使Al、Ti溶解度增加，产生了贫γ'区。故降低了蠕变抗力，使形变产生的晶界附近的应力集中得到松弛作用。同时，碳化物颗粒本身就起到强化相质点的作用，延迟了裂纹的产生、扩展以及晶界的断裂过程，从而提高了合金的持久寿命。但C含量过高，使合金晶界贫γ'区过宽，晶粒过于细化，持久性能反而下降；同时，若采用电炉单炼或电炉加自耗工艺，大量增加的碳化物会偏析严重，从而对合金性能产生不良影响。

⑤ Al和Ti是高温合金中除Cr以外中最为基本的元素，它们是形成γ'相的主要元素。同时还是碳化物形成元素，如能形成稳定地TiC。

⑥&苍产蝉辫;合金中加入Mo元素后，可以使Al、Ti和Cr在高温下的扩散速率降低，并增加扩散激活能，使固溶体中原子结合力明显增强。从而使镍基高温合金中γ相溶解温度提高。

⑦ B元素的加入可以使其偏聚在合金晶界上，从而改变晶界键合状态，增加结合力，强化晶界，进而使合金高温强度得到改善。

⑧厂元素在合金中易偏聚于晶界，随着含量增加，晶界处S含量增加，或以固溶形式存在，或生成Y相，从而降低了晶界能，使晶界强烈弱化，导致晶界容易在变形时滑移、开裂等，合金强度大幅度下降。

⑨笔元素对合金性能影响具有双重作用。一方面P元素加入合金中后会促进Laves相形成，且白色块状Laves相含量随着P元素含量升高而增加，形状由小块逐渐转变为大块状，合金的枝晶组织也随之粗化。并且随着P含量的增加Mo等合金元素偏析严重，Laves相含量增多。Laves相是一种脆性相，它可以作为变形过程中裂纹形核和扩展的开端，使合金的塑性大幅度降低，导致材料断裂，从而影响产物的正常使用。另一方面P原子加入基体后常偏聚于晶界，与B原子一致，可以改变晶界析出相的形态和晶界结合力，使合金晶界得到强化，从而提高晶界强度，这对变形高温合金来说，适量的P含量可以改善合金的持久和蠕变性能。

⑩ Si原子具有较大的电负性，加入合金基体后常偏聚于晶界上，并与邻近的原子形成强的共价键，使金属键合力减弱，降低了合金晶界结合力，导致合金的高温持久强度和蠕变性能大幅度下降。