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镍基高温合金在高温下具有优良的力学性能和抗氧化能力,被广泛应用于航空航天和石油化工领域。本文研究了水冷铜坩埚悬浮熔炼工艺对K4169合金的影响及K418合金中Ti、Al含量对其组织与性能的影响,并计算了几种常用镍基高温合金的热力学数据,利用d-电子轨道理论设计了四种镍基合金,分析了其组织与性能。得到以下结论:(1)研究了水冷铜坩埚悬浮熔炼与真空感应熔炼K4169合金在组织和性能方面的不同。结果表明:利用水冷铜坩埚悬浮熔炼的K4169合金相比国产真空感应熔炼的冷速更快,铸态下枝晶更明显,且存在大块的L a v e s相,其抗拉强度与抗压强度分别较真空感应熔炼高5 6%和2 5%,拉伸断口枝晶结构明显;热处理后的合金中Laves相细小弥散,其抗拉强度较铸态合金提高19%,塑性和抗压强度降低。(2)研究了Al元素对K418合金组织与性能的影响。结果表明:随A l含量增加,合金中枝晶间的γ′相含量增加,抗拉与抗压强度逐渐提高,塑性降低;热处理后合金中存在晶界和明显的强化相,而当Al=7.3wt.%时合金试样出现Laves相且强度最低,Al=6.4wt.%的合金强度最高,拉伸断口的枝晶结构逐渐减少。(3)研究了Ti元素对K418合金中组织与性能的影响。结果表明:合金中γ′相和铸态合金的抗拉强度随Ti增加而增加;热处理后合金中出现晶界,且强化相明显,当Ti=1%时合金中存在圆斑状氧化物,Ti=0.75wt.%合金的强度有所下降。(4)研究了合金中Al/Ti比和Al+Ti总量对K418合金中组织与性能的影响。结果表明:铸态合金的抗拉强度由Al+Ti总量主导,在限定范围内其总量越高强度相对越大;热处理后由合金的Al/Ti比值主导,降低Al含量有利于提高其抗拉强度。(5)研究了几种常用镍基高温合金的热力学数据,并利用d-电子轨道理论设计了四种镍基合金,分析了其组织与性能。结果表明:常见镍基合金初熔温度在1200~1380℃之间,850℃时γ′相的体积分数维持在6 0%左右;四种合金中1#~3#合金铸态为枝晶组织,热处理后以γ′相为主,铸态抗拉强度分别为1054MPa、916MPa和892MPa,其中2#合金的塑性较大,4#合金的组织中疏松较多,偏析严重,强度较大,但塑性很差,仅作为其他三组的对比组。