摘要
Ni基高温合金良好的高温性能主要来源于两个方面：一是其γ基体相中析出具有共格关系的γ′?Ni3Al相，从而形成沉淀强化；二是γ基体相中可固溶多种金属元素而形成固溶强化。合金中的元素对 Ni 基高温合金中的 γ′相的组织形貌以及高温性能有佷大的影响。因此，本文采用相场法研究Mo元素对γ′相高温时效的组织演变、元素扩散、以及析出动力学的影响，为Ni基高温合金的成分设计提供参考。 本文基于亚点阵自由能模型建立了Ni基高温合金的相场模型，研究Ni-Al-Mo合金时效过程微观组织演化以及元素扩散行为，揭示Mo元素对γ′析出相的影响。主要结果如下： Mo含量的增加促进Al向γ′相中扩散，从而提高γ′相的体积分数，同时Mo聚集在γ′相周围的γ相通道中，阻碍了合金中γ′相的粗化连接，起到细化颗粒的作用，对提高合金的高温性能有利。对Ni-Al-Mo合金的扩散势研究发现，γ相通道中的扩散势降低促进γ′相颗粒连接粗化。 耦合晶体塑性模型建立了 Ni 基高温合金的蠕变相场模型，研究了应力下的 γ′相变形、粗化以及元素扩散规律。在 Ni-Al-Mo 合金正的晶格错配下，拉应力使 γ′相沿着应力方向延长，压应力下γ′相垂直于应力方向变形。应力作用下合金中的塑性变形引起的弹性势变化是Al和Mo扩散的主要原因。 不同成分的Ni-Al-Mo合金蠕变组织变化表明：Mo含量增加可以有效减小合金中塑性变形，同时对γ′相的连接粗化起到阻碍作用，有利于提高合金的高温抗蠕变性能。应力增大加快Al和Mo元素的扩散，加速γ′相连接粗化组织的形成，其中Al元素的扩散是合金中γ′相连接粗化组织形成的主要因素。
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