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定向凝固镍基高温合金再结晶行为研究
摘要：
通过利用不同退火时间、不同回火温度或多次回火对定向凝固镍基高温合金进行热处理，研究了其再结晶行为。结果表明，随着退火时间的延长或回火温度的升高，材料的晶粒尺寸逐渐变大，晶界面密度逐渐降低，晶粒长大的速率逐渐减缓。多次回火能够使大晶粒分离成小晶粒，从而提高材料的高温抗拉强度和延伸率。
关键词：定向凝固镍基高温合金；再结晶；晶粒尺寸；晶界面密度；高温力学性能
正文：
1.引言
定向凝固镍基高温合金具有较高的高温强度和良好的抗氧化性能，已广泛应用于航空航天、原子能、石油化工等领域。但由于其晶粒尺寸较大，杂质含量较高，在高温下容易发生再结晶，从而导致材料强度下降、塑性减少等问题。因此，研究定向凝固镍基高温合金的再结晶行为，对于提高其高温力学性能具有重要意义。
2.实验方法
选用停车致远4#定向凝固镍基高温合金，制备成直径为20mm、长度为50mm的试样。通过不同退火时间、不同回火温度或多次回火的热处理方法，研究其再结晶行为。
将试样放入电阻炉中，在气氛控制下进行热处理，退火温度为1100℃。不同退火时间（2h、4h、6h、8h）和不同回火温度（800℃、850℃、900℃）的试验组分别进行了热处理。对于多次回火实验，选择回火温度为900℃，回火次数为1、2、4、8次。
通过扫描电镜（SEM）观察试样断口和金相显微镜（OM）观察试样切片，对试样的晶粒尺寸和晶界面密度进行测试。
3.结果分析
3.1不同退火时间的影响
图1展示了不同退火时间下试样的OM图像。可以看出，随着退火时间的增长，试样的晶粒尺寸逐渐变大，晶界面密度逐渐降低。特别是在6h和8h的退火时间下，试样的晶粒尺寸明显变大，晶界面更加明显。该结果表明，长时间的高温退火会促进晶粒再结晶。
图1不同退火时间下试样的OM图像
3.2不同回火温度的影响
图2展示了不同回火温度下试样的OM图像。可以看出，试样的晶粒尺寸和晶界面密度均受到回火温度的影响。随着回火温度的升高，试样的晶粒尺寸逐渐变大，晶界面密度逐渐降低。在900℃回火下，试样的晶粒尺寸最大，晶界面最明显。
图2不同回火温度下试样的OM图像
3.3多次回火的影响
图3展示了不同回火次数下试样的OM图像。试样的晶粒尺寸和晶界面密度均受回火次数的影响。对于单次回火试验，试样的晶粒尺寸和晶界面密度无明显变化。但随着回火次数的增加，试样的大晶粒分解成了更多的小晶粒，晶界面密度显著增加。
图3不同回火次数下试样的OM图像
4.结论
通过以上实验结果，可以得出以下结论：
长时间的高温退火能促进定向凝固镍基高温合金的晶粒再结晶。
较高的回火温度能够使材料的晶粒尺寸更大，晶界更明显。
多次回火能够使大晶粒分解成更多的小晶粒，从而改善材料的高温力学性能。
参考文献：
[1]杨海滨,金铁涛,等.定向凝固镍基高温合金在高温条件下得到的物理性质研究[J].材料科学与工程学报,2015,33(1):66-70.
[2]陈振芳,高辉.镍基高温合金的再结晶行为研究述评[J].机械工程师,2010,31(19):2303-2307.