Co-Ti-Ta三元系富钴区相平衡的研究

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1、东北大学硕士学位论文摘要Co．Ti．Ta三元系富钴区相平衡的研究摘要钴基高温合金具有初熔温度高、抗热腐蚀性能优越、高导热性和低热膨胀系数等优点，特别适用于制造长期服役并要求具有良好抗热疲劳性能的大截面构件，但钴基高温合金高温强度较低，限制了其在航空发动机中的使用。这主要是因为传统钴基高温合金通过固溶强化和碳化物强化提高材料的高温强度，不像镍基高温合金是通过Ni3A1基L12型金属间化合物Y7相进行强化。最近，在Co．舢．W体系中发现稳态的L12型三元金属间化合物--C03(Al，即。有研究表明，这种丫’相比镍基超高温合金

2、中的丫7_Ni3(A1，Ti)固溶温度高50．100K，并具有更高的高温强度，且呈现出屈服强度随温度升高而提高的反常温度依存性，因此这种钴基高温合金作为高温结构材料具有广阔的应用前景。合金化是改善Y’相热力学稳定性，影响y与丫，相体积分数、相分布以及相界面性质等的重要途径。作为Co．A1．W基高温合金合金化研究的一部分，本论文采用合金法对Co—Ti-Ta三元系富钴区域等温截面进行研究，研究结果将为钴基高温合金中Ti、Ta的合金化提供切实可靠的理论依据，同时也为相图的热力学计算积累数据。本实验通过金相分析方法、扫描电镜分析

3、方法(SEM和EDX)和X．射线分析方法(XRD)，对Co．Ti．Ta三元系合金相图在1200℃、1100℃和1000℃富钴区相平衡进行了研究。具体地：(1)确定了合金元素Ti和Ta在(QtCo)基体中的固溶度：(2)在所研究的温度范围内，存在着C03Ta和C03Ti与(aCo)基体的相平衡；在1200℃高温下，在Co．Ti一侧出现液相；(3)精确测定了Ta在矿C03Ti中的溶解度以及Ti在C03Ta中的固溶度。特别是前者对于热力学评估亚稳态丫'_C03Ta具有重要作用；(4)以上结果为评价合金元素Ti、Ta对Co．A1

4、．W基合金1，’相热力学稳定性的影响提供了数据，为钴基高温合金相图的热力学计算奠定了基础，也为今后钴基高温合金的成分设计提供切实可靠的理论依据。关键词：Co—Ti．Ta；相平衡；等温截面图；钴基高温合金II‘、一●·StudyonthePhaseEquilibriaoftheCo—Ti—TaSystemintheCo。richregion—AbstractCobalt．basealloyshastheexcellentproperties，suchashighincipientmeltingtemperature，cor

5、rosionresistance，goodheatconductivityandlowthermalexpansibility,whicharesuitabletomakecomponentswithlargesection，longservicelifeandgoodheat。fatigueresistance．However,cobalt．basealloyshavebeenrestrictedtotheapplicationsinaero．．enginebecauseoftheirlows仃engthathight

6、emperatures．Themainreasonisthatconventionalcobalt．basealloysincreasetheirelevatedtemperaturestrengthbythemeansofsolutionstrengtheningandcarbidestrengthening．Theyarequitedifferentfromnickel-basea110vswhichincreasetheelevatedtemperaturestrengthbasedontheintermetall

7、iccompound^r，phasewithL12structure．RecentlyastableL12typeternaryintermetalliccompoundC03(AI．W’)hasbeenfoundintheCo．A1．Walloys．Ithasbeenshownthatthesolvestemperatureof'y'C03(A1，Ⅵphaseishigherthanthatof1,'_Ni3(A1，Ti)by50·100KandithashigherelevatedtemperaturesUength

8、whichpresentstheabnormaldependenceofyieldstrengthwithtemperatureincrease．Therefore，suchcobalt—basehigh-temperaturealloysarepotentialmaterialsashightemperaturec