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相比于镍基高温合金和铁基高温合金,传统钴基高温合金具有优异的抗热腐蚀、抗热疲劳等性能,但由于传统钴基高温合金的强化机制为固溶强化和碳化物强化,使工作温度较低,导致传统钴基高温合金的应用受到了限制。新型Co-Al-W高温合金为日本学者J.sato首次发现,其不仅具有传统钴基合金优良的抗热腐蚀、抗热疲劳等性能,而且其高温下的工作强度可以媲美镍基单晶高温合金,是下一代高温材料的首选。研究新型Co-Al-W高温合金具有重要意义。 本文参考已有研究并结合自身实际。从以下四个方面对新型Co-Al-W高温合金进行了研究。 借助d电子合金设计理论研究了新型Co-Al-W高温合金系的强化相与合金的Md、Bo之间的关系,得到了二者之间的线性关系式。并对不同Ta含量Co-8.8Al-9.8W合金的强化相数量进行了预测,试验验证发现二者存在误差,但变化趋势相同。分析认为可能是由于数据采集上存在的一些不足,但最主要的是合金在制备过程中由于所选固溶时效参数不当所致。 运用TIG工艺在304不锈钢基体上堆焊不同B含量(B=0.2%、0.5%、1%、2%(wt%))的Co-8.8Al-9.8W合金。通过XRD、SEM、图像分析软件Image Pro Plus定量分析,研究了不同B含量下堆焊层的焊缝成形系数、稀释率、组织及维氏硬度。结果表明:堆焊层合金微观组织均为亚共晶组织;初晶相为富钴固溶体,共晶组织由富钴固溶体、Co6W6C、CoCx等组成。当B的含量由0.2%增加到0.5%时,堆焊层稀释率减小,初晶相变得粗大,硬度降低;而当B的含量由0.5%增加到2%时,堆焊层稀释率增加,初晶相变得细小,硬度升高。 本文以0.2%B含量的堆焊层为例,通过对堆焊层不同部位的元素进行采集,并借助JMatPro热力学模拟软件对堆焊层不同部位的相析出行为进行了研究。发现堆焊层不同位置的相组成相同但相的含量存在差异;结合堆焊层不同位置的相组成,认为堆焊层出现的裂纹属于再热裂纹,其形成是热应力,相变应力以及Laves相综合作用的结果。 本文基于JMatPro热力学模拟计算软件对不同B含量下Co-8.8Al-9.8W合金的平衡相析出行为进行了研究。结果表明:B含量的增加,会导致γ相、μ-Co7W6相析出温度的降低,并减少γ相、μ-Co7W6相析出量,相反会提高η-Co3Al相的析出温度及析出量。这是由于B含量的增加,会使γ相析出时固液平衡相中各元素的含量相差越来越多,要满足γ相的形核和长大只有降低温度增加过冷度来实现。从而导致随着B含量的增加,γ相的含量越来越少,析出温度越来越低。硼化物的析出,固溶了大量的Co、W,使固液平衡相中Al的含量增加,促进了Co3Al的析出。