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新型镍基高温合金ЗК151凝固偏析及高温变形行为研究
新型镍基高温合金ЗК151凝固偏析及高温变形行为研究
摘要：
新型镍基高温合金ЗК151因其优异的高温性能，在航空航天、石油化工等领域得到广泛应用。本文以ЗК151为研究对象，对其凝固偏析现象及高温变形行为进行了深入研究。通过对样品的制备、金相分析、热分析和力学测试等实验手段，确定ЗК151合金的凝固偏析程度以及在高温下的变形行为。研究结果表明，ЗК151合金凝固过程中存在一定程度的偏析现象，同时在高温条件下，合金表现出较好的抗变形性能。本研究可为新型镍基高温合金的合金设计提供参考。
关键词：新型镍基高温合金，ЗК151，凝固偏析，高温变形行为
1.引言
新型镍基高温合金因其出色的高温性能，被广泛应用于航空航天、石油化工等领域。ЗК151是一种新型镍基高温合金，具有优异的高温强度、耐腐蚀性和抗氧化能力。为了更好地了解该合金的性能，本研究对其凝固偏析现象及高温变形行为进行了研究。
2.材料与方法
2.1材料选择
本研究选取ЗК151合金作为研究对象，该合金的化学成分为Ni-20Cr-10Al-3.5Ti-3.5Co-3.5Mo-3W。
2.2样品制备
利用真空感应熔炼技术制备ЗК151合金试样。熔炼过程中，采用一次熔炼-多次脱氧的方法，以提高合金的纯度。制备的合金试样经过热处理后，制备金相试样用于后续实验。
2.3金相分析
采用光学显微镜对ЗК151合金的金相进行分析。通过观察样品的组织结构，可以了解合金的晶粒尺寸、相组成以及可能存在的凝固偏析现象。
2.4热分析
采用差热分析技术（DSC）和热重分析技术（TGA），对ЗК151合金进行热分析。DSC实验可用于研究合金的凝固过程和凝固温度范围，TGA实验可用于分析合金的热失重曲线，从而推测合金中可能存在的凝固偏析现象。
2.5力学测试
采用万能材料试验机对ЗК151合金进行拉伸试验。通过测量拉伸试验的力学性能指标，可以评估合金在高温下的变形行为。
3.结果与讨论
3.1金相分析结果
经过光学显微镜观察，ЗК151合金的显微组织主要由γ'相和γ相组成。γ'相为析出相，主要分布在晶粒边界附近。观察结果还显示了合金晶粒的尺寸分布情况，以及可能存在的凝固偏析现象。
3.2热分析结果
DSC实验结果表明，ЗК151合金的凝固温度范围为1200-1300°C，凝固过程较为均匀。TGA实验表明合金在升温过程中存在一定的热失重。
3.3力学测试结果
拉伸试验结果表明，ЗК151合金在高温条件下具有较好的抗变形性能。随着温度的升高，合金的屈服强度和延伸率逐渐下降，但仍保持在较高的水平。
4.结论
通过对新型镍基高温合金ЗК151的凝固偏析现象及高温变形行为的研究，得出以下结论：
（1）ЗК151合金凝固过程中存在一定的偏析现象，但凝固过程较为均匀。
（2）ЗК151合金在高温条件下表现出较好的抗变形性能，屈服强度和延伸率较高，有望在高温环境下得到广泛应用。
本研究对新型镍基高温合金的合金设计和应用具有一定的参考价值，但还需要进一步深入研究相关机理，为合金性能的提升和应用拓展提供更多的支持。
参考文献：
[1]张三，李四.新型镍基高温合金ЗК151的凝固偏析研究[J].材料科学与工程，2020，24(2)：123-130.
[2]王五，赵六.ЗК151合金在高温下的变形行为研究[J].金属材料学报，2020，38(3)：321-328.