1、高溫合金材料的金屬間化合物（Inter-metallic compound phase of super-alloy）過(guò)渡族金屬元素之間形成的化合物。按晶體結(jié)構(gòu)可分兩類，一類稱幾何密排相（GCP相），另一類稱拓?fù)涿芘畔啵═CP相）。1. 幾何密排相為有序結(jié)構(gòu)，高溫合金中常見(jiàn)的有如下幾種相:丫相化學(xué)式是Ni3A1 ,是Cu3Au型面心立方有序結(jié)構(gòu)。鐵基高溫合金中 丫與y 基體的點(diǎn)陣錯(cuò)配度一般較小，鍥基高溫合金中錯(cuò)配度在 0.05%1%之間，隨著 使用溫度升高，錯(cuò)配度減小。由于丫與丫基體的結(jié)構(gòu)相似，所以丫相在時(shí)效析出 時(shí)具有彌散均勻形核、共格、質(zhì)點(diǎn)細(xì)而間距小、相界面能低而穩(wěn)定性高等特點(diǎn)。丫相本身具

2、有較高的強(qiáng)度并且在一定溫度范圍內(nèi)隨溫度上升而提高，同時(shí)具有一定的塑性。這些基本特點(diǎn)使丫相成為高溫合金最主要的強(qiáng)化相。時(shí)效析出的 丫相常為方形和球形，個(gè)別情況呈片狀和胞狀，主要取決于析出溫度和點(diǎn)陣錯(cuò)配 度。 錯(cuò)配度較小或析出溫度較低時(shí)易成球形，錯(cuò)配度大或析出溫度高時(shí)易成方形，錯(cuò)配度很大而析出溫度又較低時(shí)可成為片狀和胞狀。高溫時(shí)效時(shí)，丫相不僅在品內(nèi)彌散析出，還可以在晶界析出鏈狀的方形 丫相。在長(zhǎng)期時(shí)效和使用過(guò)程中，丫' 相會(huì)聚集長(zhǎng)大。鑄態(tài)的一次（丫 +浮晶呈花朵狀。丫相中可以溶入合金元素，鉆可以置換鍥， 鈦、銳；鑰可以置換鋁；而鐵、銘、鋁可置換鍥也可置換鋁。丫相中含鑰、鑰、鴇等難熔元素增加

3、，丫相的強(qiáng)度也增加。當(dāng)合金中丫相含量較少時(shí)，丫相尺寸大 小對(duì)強(qiáng)度的影響十分敏感，通常0.10.5/xm比較合適。當(dāng)了相數(shù)量達(dá)40%以 上時(shí)，丫相尺寸大小對(duì)合金強(qiáng)度的影響就不大敏感了， 允許有大尺寸的丫相存在。“相化學(xué)式Ni3Ti為密排六方有序相，其組成較固定，不易固溶其他元素.“相可 以直接從丫基體中析出，也可以由高鈦低鋁（Ti/Al 22 5）合金中亞穩(wěn)定的Ni3（Al, Ti）相轉(zhuǎn)變而成。刀相的金相形態(tài)有兩種，一種是晶界胞狀，另一種為晶內(nèi)片狀或魏氏體形態(tài)。高溫合金中出現(xiàn).因?yàn)椤跋嗫偸前殡S著強(qiáng)度下降，因?yàn)?“相本身既無(wú)硬化作用而又要消耗一部分 丫相。合金中減少鈦含量，增加鋁含量，加入適 量硼

4、可以抑止胞狀”相。某些鐵基高溫合金中加硅使生成 G相，造成品界貧丫 區(qū)，可明顯地抑止刀相。刀相的析出溫度范圍為700950c左右。冷加工能明顯 促進(jìn)“相形成。寸'相化學(xué)式為NixNb,體心四方有序結(jié)構(gòu)，金相形貌是圓盤(pán)形。丫相具有高屈服 強(qiáng)度（1300MPa）特點(diǎn)，這是因?yàn)檠九c丫之間的點(diǎn)陣錯(cuò)配度較大，共格應(yīng)力強(qiáng) 化作用顯著。丫'相是亞穩(wěn)定的過(guò)渡相，在高溫長(zhǎng)期保溫下，很容易聚集長(zhǎng)大并發(fā) 生丫'-&Ni3Nb轉(zhuǎn)變，因此使用溫度不能超過(guò) 650700 C 0歹相析出溫度約為 550900C,析出速度較慢，這有助于減少焊縫熱影響區(qū)時(shí)效裂紋傾向，因此用寸'相強(qiáng)化的合

5、金有良好的焊接性。Ni Nb二元系中不出現(xiàn)丫亞穩(wěn)定相，而直接 形成穩(wěn)定的占Ni3Nb相，只有加入適量的鐵和銘才能形成 丫相。因此，用丫相 強(qiáng)化的合金都是鐵鎳基合金。*Ni3Nb 相Cu3Ti型正交有序結(jié)構(gòu)，金相形貌多數(shù)為薄片狀，在 GH4169合金（中國(guó)）中 也見(jiàn)到晶界顆粒狀的 >Ni3Nb相，在某些合金中還有胞狀 占Ni3Nb相。該相析出 溫度約為780980C。硅、鑰促進(jìn)&Ni3Nb相形成，用鑰代替鑰可以阻止 &Ni3Nb 相析出。GH4169合金中加入鋁、鈦可以抑止 丫' '-Ni3Nb轉(zhuǎn)變。2. 拓?fù)涿芘畔嗑w結(jié)構(gòu)復(fù)雜，原子排列非常緊密，配位數(shù)高達(dá)

6、1416,原子間距極短，只存在四面體間隙。高溫合金中常見(jiàn)的有如下幾種。（4目屬四方點(diǎn)陣，最大配位數(shù)為15。（4目的成分范圍比較寬，鍥基高溫合金中為 （Cr, Mo）x（Ni, Co）y,式中z、y值在17之間，鐵基高溫合金中常為 FeCr（含 Mo）型。主要金相形態(tài)為顆粒狀和片 作+）狀，數(shù)量多時(shí)可呈魏氏體組織。相常在晶界形核，但也在M23C6顆粒上形核。最快析出的溫度范圍為 750870C。鍥阻止（4目形成，鐵、鉆、銘、鴇、鋁、鋁、鈦、硅都促進(jìn)。相形成。片（針）狀a相是裂紋產(chǎn)生和傳布的通道，使合金脆化，有時(shí)還降低持久強(qiáng)度。晶界（4目顆粒 常引起沿晶斷裂，降低沖擊韌性。Laves相有 MgCu

7、 2型、MgZn 2型和MgNi 2型 3 種晶體結(jié)構(gòu)，高溫合金中多屬M(fèi)gZn 2型。Laves相的化學(xué)式為B2A, A為大原子半徑元素，B為小原子半徑元素。低 溫時(shí)效呈細(xì)小顆粒狀析出，高溫時(shí)效時(shí)析出常呈短棒狀或竹葉狀，還有晶界顆粒狀。析出溫度范圍較寬，約為6501100C,其上限溫度隨成分而異。由于Laves 相傾向于高溫析出，所以可以利用它進(jìn)行細(xì)化晶粒工藝，獲得細(xì)晶材料。鐵基高溫合金容易產(chǎn)生Laves相。鴇、鑰、鑰、鋁、鈦、硅等元素都促進(jìn)Layes相形成， 而鍥、碳、硼、皓有抑止Laves相的作用。呈細(xì)小彌散質(zhì)點(diǎn)析出的 Laves相對(duì)合 金有一定的硬化作用。大量針狀 Layes相會(huì)降低室溫

8、塑性。少量短棒狀 Laves相 沒(méi)有嚴(yán)重的有害作用。州化學(xué)式為B7A6,屬三角晶系，B為周期表即族元素，A為V族、VI族元素。 小相的金相形態(tài)呈顆粒狀、棒狀、片狀或針狀。 仙相由于顆粒較大，沒(méi)有強(qiáng)化作 用，針狀析出會(huì)降低室溫塑性。合金中鋁、鴇的總量超過(guò) 10%時(shí)易形成以相。B相和Ni2AITi相B相為體心立方有序結(jié)構(gòu)，Ni2AlTi為面心立方結(jié)構(gòu)。這兩相的金相形態(tài)很 相似，常呈塊狀、棒狀或粗片狀。用堿性苦味酸溶液煮后，B相變褐色，Ni2AITi相為杏黃色。這兩種相都會(huì)降低合金力學(xué)性能。鐵基高溫合金中，當(dāng)鈦與鋁之比小于0.5,而鋁、鈦總量又超過(guò)4%時(shí)，就會(huì)析出B相。如果提高鈦與鋁之比，B 相就減

9、少；當(dāng)鈦與鋁之比接近1 時(shí)， 就出現(xiàn)Ni2AITi 相； 當(dāng)鈦與鋁之比超過(guò)1 時(shí)，Ni2AlTi相逐步減少，Ni3（Al, Ti）就逐步變?yōu)槲┮坏奈龀鱿唷相分子式A6B16C7, c為硅原子，A為鈦?zhàn)搴蚔族原子，B為鉆、鍥原子。晶 體結(jié)構(gòu)為面心立方。G相的金相形貌為晶界塊狀，量多時(shí)可為網(wǎng)狀。少量晶界G相對(duì)性能沒(méi)有影響，含量較多時(shí)將降低持久強(qiáng)度。3. 相分計(jì)算預(yù)測(cè)和控制TCP相的出現(xiàn)相分計(jì)算是一種預(yù)測(cè)和控制高溫合金出現(xiàn)拓?fù)涿芘畔啵ㄖ饕荁相）的重要方 法，尚處于半理論半實(shí)驗(yàn)階段。其理論基礎(chǔ)是根據(jù)拓?fù)涿芘畔嗍且环N電子化合物， 它的形成與合金的電子空位數(shù)有關(guān)。相分計(jì)算的要點(diǎn)是計(jì)算合金殘余固溶體的電 子空位數(shù)Nv值。式中Nvio是j元素的電子空位濃度，xi為合金元素的原子百分?jǐn)?shù)。Nv值大 于臨界值，合金會(huì)析出（4目；小于臨界值，合金組織穩(wěn)定。根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，鍥基 高溫合金的臨界值約為2.50,鉆基高溫合金的臨界值約為2.70。鐵基高溫合金的 臨界值不是一個(gè)恒定值，隨成分而異，隨著鍥含量增加而下降。中國(guó)對(duì) GH2132 合金提出了一個(gè)簡(jiǎn)便易行的相分計(jì)算公式：=3Ti-3- 5AI l*7Si-