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镍基高温合金是制造航空涡轮发动机热端部件、航天火箭发动机等各种高温部件的关键材料。本课题研究对象是棒材K418(Φ30mm)、板材K418、返回料K418、棒材K4169(Φ30mm)，主要研究了以下四个方面的内容： 首先，采用光学显微镜、扫描电镜及能谱仪对两种合金进行铸态组织研究。结果表明 K418合金三种型材的突出特点是：棒材 K418枝晶最发达，晶粒最大；板材 K418枝晶间和晶界处(γ+γ)共晶分布较多；返回料 K418晶粒最小，但存在大量缩孔。K418合金中γ相主要以方形弥散分布于基体中，对合金起弥散强化作用；(γ+γ)共晶主要以葵花状存在于枝晶间和晶界处；碳化物以块状和颗粒状分布在枝晶间和晶界处。K4169合金的铸态组织也呈现出树枝晶形貌，由于Nb含量较高，就会形成两种晶体结构不同但分子式相同的γ″相和δ相。Laves相主要分布于枝晶间和晶界处，δ相呈针状分布于 Laves相周围。 其次，采用CSLM原位观察K4169合金的高温相变过程。850℃保温120s后，γ′相发生溶解，γ″相在晶体内部析出，Laves相开始往基体中溶解；加热到950℃保温120s时，γ″相继续析出，Laves相已经大部分溶解到基体中，晶界显露；1150℃保温200s后，γ″相开始溶解，Laves相已经完全溶解，晶界更加明显；1286℃时，晶界发生粗化；1300℃保温200s后晶界粗化加剧。 再次，制定三种不同固溶冷却方式(水冷、空冷和炉冷)与三种不同时效时间(8h、16h和24h)来研究不同热处理制度对镍基高温合金 K418组织和力学性能的影响，结果表明1180℃×2h(AC)、930℃×16h(AC)的热处理工艺能获得最适当的强化相γ′数量和形态及合金硬度，是较理想的热处理制度。 最后，结合光学显微镜、扫描电镜及能谱仪对镍基高温合金 K418和K4169中的夹杂物进行研究，通过高真空度对两种合金进行真空熔炼，尝试降低合金中的氧含量和氮含量。两种合金经真空熔炼后，氧含量和氮含量都明显降低，氧含量最大降低了53％，氮含量最大降低了74%。