Ni-Al-Cr-Y四元系及相关三元系相平衡的研究

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MCrAlY涂层因其优良的高温抗氧化与抗热腐蚀性能,而广泛应用于工业燃气轮机热端部件。在不同的服役条件下,对MCrAlY涂层的成分进行合理调整,能够有效提升涂层的使用寿命。Ni-Al-Cr-Y合金体系的相关系可为设计出更优成分比的MCrAlY涂层提供理论指导。因此本论文采用平衡合金法结合扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)以及X射线衍射仪(XRD)等测试手段对样品进行显微组织观察、相成分分析以及物相分析,研究了Ni-Cr-Y三元系900℃等温截面和部分液相面投影,Ni-Al-Y三元系900℃部分等温截面以及Ni-Al-Cr-Y四元系55 at.%Ni 900℃等温截面。得到主要结论如下:Ni-Cr-Y三元系900℃等温截面共存在9个三相区,实验测定了8个三相区,分别为Ni17Y2+Ni5Y+(Ni),(Ni)+Ni5Y+(Cr),Ni5Y+Ni4Y+(Cr),Ni7Y2+Ni3Y+(Cr),Ni3Y+Ni2Y+(Cr),Ni2Y+Ni Y+(Cr),L+Ni Y+(Cr),L+(Y)+(Cr),推测出1个三相区Ni4Y+Ni7Y2+(Cr),并测定了Cr在Ni7Y2,Ni5Y,Ni4Y,Ni7Y2,Ni3Y,Ni2Y,Ni Y,L相,(Y)相中的固溶度,分别为41.8 at.%,1.0 at.%,9.9 at.%,3.3 at.%,5.0 at.%,2.8 at.%,1.5 at.%,0.8 at.%,0.7 at.%和0.2 at.%;Ni在(Cr)和(Y)相中的固溶度分别为6.3 at.%,0.3 at.%;Y则基本不溶于(Ni)和(Cr)相。在Ni-Cr-Y三元系液相面投影的测定中,确定了6个初生相,分别为Ni5Y相,Ni3Y相,Ni2Y相,(Ni)相,(Cr)相和(Y)相,1个三元共晶反应L→Ni2Y+(Cr)+Ni Y。在Ni-Al-Y三元系900℃部分等温截面中发现3个三相区:τ1+Ni Y+Ni2Y,Ni Y+τ1+τ2,τ1+Ni5Y+Ni3Y,并确定了τ1的成分范围为Ni52.8-55.2Al15.7-18.0Y29.0-29.4。实验测定了Ni-Al-Cr-Y四元系55 at.%Ni 900℃等温截面的6个四相区,分别为Ni3Al+(Cr)+(Ni)+Ni5Y,Ni3Y+(Cr)+τ1+Ni5Y,Ni2Y+(Cr)+τ1+Ni Y,Ni3Y+Ni2Y+τ1+(Cr),Ni5Y+Ni7Y2+Ni3Y+(Cr),Ni3Al+Ni5Y+Ni Al+(Cr),推测出1个四相区Ni5Y+Ni4Y+Ni7Y2+(Cr)。在本工作中,没有发现新的三元化合物和四元化合物。
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