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1、.高温合金材料的金属间化合物(Inter-metallic compound phase of super-alloy)过渡族金属元素之间形成的化合物。按晶体结构可分两类， 一类称几何密排相 (GCP 相)，另一类称拓扑密排相 (TCP 相)。1.几何密排相为有序结构，高温合金中常见的有如下几种相:相化学式是 Ni 3A1 ，是 Cu3 Au 型面心立方有序结构。 铁基高温合金中与基体的点阵错配度一般较小，镍基高温合金中错配度在0.05 1 之间，随着使用温度升高，错配度减小。由于与基体的结构相似，所以相在时效析出时具有弥散均匀形核、 共格、质点细而间距小、 相界面能低而稳定性高等特点。相本身
2、具有较高的强度并且在一定温度范围内随温度上升而提高，同时具有一定的塑性。这些基本特点使相成为高温合金最主要的强化相。时效析出的 相常为方形和球形，个别情况呈片状和胞状，主要取决于析出温度和点阵错配度。错配度较小或析出温度较低时易成球形，错配度大或析出温度高时易成方形，错配度很大而析出温度又较低时可成为片状和胞状。高温时效时，相不仅在晶内弥散析出，还可以在晶界析出链状的方形相。在长期时效和使用过程中，相会聚集长大。铸态的一次( + ) 共晶呈花朵状。相中可以溶入合金元素，钴可以置换镍，钛、钒；铌可以置换铝；而铁、铬、钼可置换镍也可置换铝。相中含铌、钽、钨等难熔元素增加，相的强度也增加。当合金中相
3、含量较少时，可编辑.相尺寸大小对强度的影响十分敏感，通常0.1 0.5 xm 比较合适。当了相数量达 40 以上时， 相尺寸大小对合金强度的影响就不大敏感了，允许有大尺寸的 相存在。相化学式 Ni 3Ti 为密排六方有序相，其组成较固定，不易固溶其他元素. 相可以直接从 基体中析出，也可以由高钛低铝(Ti/Al5)合金中亚2定的稳Ni 3(Al ，Ti) 相转变而成。 相的金相形态有两种，一种是晶界胞状，另一种为晶内片状或魏氏体形态。高温合金中出现因为 相总是伴随着强度下降，因为相本身既无硬化作用而又要消耗一部分相。合金中减少钛含量，增加铝含量，加入适量硼可以抑止胞状相。某些铁基高温合金中加硅
4、使生成G 相，造成晶界贫 区，可明显地抑止 相。相的析出温度范围为700 950 左右。冷加工能明显促进相形成。相化学式为 Ni xNb ，体心四方有序结构，金相形貌是圆盘形。相具有高屈服强度( 1300MPa)的特点这，是因为 与 之间的点阵错配度较大，共格应力强化作用显著 。相是亚稳定的过渡相，在高温长期保温下，很容易聚集长大并发生 -Ni3Nb 转变，因此使用温度不能超过650 700 。相析出温度约为 550 900 ，析出速度较慢，这有助于减少焊缝热影响区时效裂纹倾向，因此用 相强化的合金有良好的焊接性。Ni Nb 二元系中不出现 亚稳定相，而直接形成稳定的-Ni 3Nb 相，只有加
5、入适量的铁和铬才能形成相。因此，用 相强化的合金都是铁镍基合金。可编辑.-Ni 3 Nb 相Cu3 Ti 型正交有序结构，金相形貌多数为薄片状，在GH4169 合金 (中国 )中也见到晶界颗粒状的-Ni 3Nb 相，在某些合金中还有胞状-Ni 3Nb 相。该相析出温度约为 780 980 。硅、铌促进 -Ni 3 Nb 相形成，用钽代替铌可以阻止 -Ni 3Nb 相析出。 GH4169 合金中加入铝、钛可以抑止-Ni 3Nb 转变。2. 拓扑密排相晶体结构复杂，原子排列非常紧密，配位数高达14 16 ，原子间距极短，只存在四面体间隙。高温合金中常见的有如下几种。相属四方点阵，最大配位数为15
6、。相的成分范围比较宽，镍基高温合金中为 (Cr，Mo) x(Ni ，Co) y ，式中 z、y 值在 17 之间，铁基高温合金中常为FeCr( 含Mo) 型。主要金相形态为颗粒状和片(针)状，数量多时可呈魏氏体组织。相常在晶界形核，但也在 M 23 C6 颗粒上形核。最快析出的温度范围为750 870C 。镍阻止 相形成，铁、钴、铬、钨、钼、铝、钛、硅都促进。相形成。片(针)状 a 相是裂纹产生和传布的通道，使合金脆化，有时还降低持久强度。晶界相颗粒常引起沿晶断裂，降低冲击韧性。Laves 相有 MgCu 2 型、 MgZn 2 型和 MgNi 2 型 3 种晶体结构，高温合金中多属MgZn
7、2 型。Laves 相的化学式为 B2A，A 为大原子半径元素， B 为小原子半径元可编辑.素。低温时效呈细小颗粒状析出，高温时效时析出常呈短棒状或竹叶状，还有晶界颗粒状。析出温度范围较宽，约为650 1100 ，其上限温度随成分而异。由于 Laves 相倾向于高温析出，所以可以利用它进行细化晶粒工艺，获得细晶材料。铁基高温合金容易产生Laves 相。钨、钼、铌、铝、钛、硅等元素都促进 Layes 相形成，而镍、碳、硼、锆有抑止 Laves 相的作用。呈细小弥散质点析出的 Laves 相对合金有一定的硬化作用。 大量针状 Layes 相会降低室温塑性。少量短棒状 Laves 相没有严重的有害作
8、用。相化学式为 B7 A 6，属三角晶系， B 为周期表族元素， A 为 V 族、族元素。相的金相形态呈颗粒状、棒状、片状或针状。相由于颗粒较大，没有强化作用，针状析出会降低室温塑性。合金中钼、钨的总量超过10 时易形成 相。相和 Ni 2AITi 相相为体心立方有序结构，Ni 2AlTi 为面心立方结构。这两相的金相形态很相似，常呈块状、棒状或粗片状。用碱性苦味酸溶液煮后，相变褐色， Ni 2 AITi相为杏黄色。 这两种相都会降低合金力学性能。铁基高温合金中， 当钛与铝之比小于 0.5 ，而铝、钛总量又超过4时，就会析出相。如果提高钛与铝之比，相就减少；当钛与铝之比接近1 时，就出现 Ni
9、 2 AITi 相；当钛与铝之比超过1时， Ni 2 AlTi 相逐步减少， Ni 3(Al ，Ti) 就逐步变为惟一的析出相。可编辑.G 相分子式 A 6 B16 C7 ，c 为硅原子， A 为钛族和 V 族原子， B 为钴、镍原子。晶体结构为面心立方。 G 相的金相形貌为晶界块状，量多时可为网状。少量晶界G相对性能没有影响，含量较多时将降低持久强度。3. 相分计算预测和控制 TCP 相的出现相分计算是一种预测和控制高温合金出现拓扑密排相(主要是 相)的重要方法，尚处于半理论半实验阶段。 其理论基础是根据拓扑密排相是一种电子化合物，它的形成与合金的电子空位数有关。相分计算的要点是计算合金残余
10、固溶体的电子空位数 N V 值。式中 N VI。是 j 元素的电子空位浓度， xi 为合金元素的原子百分数。 Nv 值大于临界值，合金会析出相；小于临界值，合金组织稳定。根据实践经验，镍基高温合金的临界值约为2.50 ，钴基高温合金的临界值约为2.70 。铁基高温合金的临界值不是一个恒定值，随成分而异，随着镍含量增加而下降。中国对GH2132 合金提出了一个简便易行的相分计算公式：式中 1 、3、3.5 、1.7 和 0.9 分别为 Ni 、Ti、 Al 、Si 和 Cr 的质量百分数。当NV0 ，无 相析出;V0N ，有 相析出。这样根据合金成分可以判断合金的组织稳定性。用相分计算来控制其他拓扑密排相(如 Layes 、相)的工作尚不成熟，需进一步研究可编辑.可编辑