含铪双晶高温合金

高温蠕变寿命大幅延长

通过铪微合金化调控晶界析出相形态与粗化动力学，该合金在横向载荷下的高温蠕变寿命显著提升。

Li, Ma · 王栋 · 张功 · Shen, Jian · 张建

Materials Science & Engineering A: Structural Materials: Properties, Microstructure and Processing 2025

参数信息

improved at C

200 MPa

MC M C

5 °

技术优势

蠕变寿命更长

铪通过优化晶界析出相形态和尺寸、调控其蠕变过程中的粗化动力学，减轻应力集中，因而在980 °C/200 MPa下显著延长横向蠕变断裂寿命。

碳化物不会聚集长大

铪细化MC碳化物，并抑制M23C6碳化物在5°和20°晶界处的聚集与长大，保持晶界析出相弥散细小，减少晶界弱化。

晶界析出相形态更合理

当晶界取向差从5°增至20°时，铪促进MC碳化物从草书状/棒状转变为块状，减少MC数量，加速M3B2硼化物析出，从而优化晶界析出相组合。

应用场景

• 涡轮叶片材料：含铪双晶高温合金可承受更高温度与应力组合，延长叶片蠕变寿命，减轻局部应力集中损伤。
• 航空发动机热端部件：适用于高压涡轮盘等热端部件，通过优化晶界析出相提升高温持久性能，减少提前失效。
• 高温结构合金：作为模型材料研究晶界析出相调控对蠕变行为的影响，为高温结构合金成分设计提供依据。
• 镍基高温合金：在镍基体系中验证了铪微合金化对晶界析出相和蠕变寿命的改善，可推广至多晶镍基高温合金。