亚博网站下载用于制造燃气轮机叶片的材料暴露于极端的工作条件，因为叶片在700-1100°C的温度范围内长期运行时需要承受中心力。
涡轮机中的尺寸公差需要一种不含蠕变的材料，并且能够承受高度腐蚀性的环境。随着涡轮效率随着工作温度的升高而提高，能够在较高温度下执行的超合金的发展是一项激烈的研究领域。
理解合金硬化机制的意义
镍基超合金是复杂的合金，通常由10个元素组成。具有越来越多的难治元素的合金合金是一种方法，可以提高蠕变耐药性和高温能力。Re和Ru是两个这样的合金元素，其中RE用于改善合金和RU的蠕变耐药性，用于最大程度地减少拓扑上封闭的相位相位的形成。
对合金中的硬化机制以及合金元素对Y基质和Y'沉淀物的影响对于设计具有优化特性的合金至关重要。与SPM成像结合使用的纳米引导提供了对单个相的性质进行直接测量的合适方法。
样品制备
一种基于CMSX-6（wt。％：Al 4.9，Ti 3.9，Cr 8.2，Co 4.1，Mo 2.5，TA 0.6，Ni 74.8）的对照合金和三种由3 wt。％RE组成的合金，3％RU，和3％RU，和每种3％在布里奇曼炉中固化，然后退火。然后将样品沿着Y矩阵的{001}晶体学平面切割，与固化方向成直角，然后用SIO抛光2低于2nm的粗糙度。图1说明，在这种方向上的抛光有助于观察Cuboidal Y'的沉淀，因为矩形区域被Y矩阵的薄通道隔开。RE 3％和3％RU的合金具有最小的沉淀物，对于该样品，平均Y'尺寸为790nm，Y通道宽度为250nm。
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图1。NI碱合金上的压痕的原位SPM图像显示在特定相位的测试。
实验程序
Y'S沉淀物略微凹陷由抛光过程引起，这是与Sio抛光的特征作用2。通过使用钻石立方体角凹痕探针施加250µN的最大载荷，在不同的相位上进行了几种纳米凹痕测试。图2提供了从沉淀物上的凹痕到矩阵上的凹痕的负载分位曲线的比较。两条曲线中可观察到的“弹出”事件表明在压痕过程中塑性变形的发作。在弹出式入门之前的曲线之间的相似性表明这些相具有相同的弹性特性。产生弹出式所需的力表明，Y材料在沉淀之前产生了很大的收益。
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图2。与名义3 wt。％RE的合金置换曲线的负载分位曲线。
实验结果
对合金的硬度测试表明，添加RE和RU对Y矩阵和Y'S沉淀物具有不同的影响。图3描述了四种合金测试的结果。随着RE的添加，基质硬度显着增加，而两个阶段的硬度随着RU的添加而增加。与单独添加RU相比，添加两个元素时，沉淀物的硬度增加略多。
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图3。不同合金的γ-矩阵和γ´的硬度。
在所有情况下，硬度增加都是由溶液加强机制引起的。必须考虑到RE和RU的合金元素的分配行为，以了解不同合金中各个阶段的硬度变化。
在TEM中对合金进行的能量分散X射线光谱（EDS）测量显示合金元件的不均匀分布。RE主要存在于矩阵中，而RU则在两个阶段之间更均匀分布。这两个元素的分区行为可以定性地描述图3中的硬度趋势。然而，Re和Ru元素的存在影响了合金中其他元素的分布。
结论
硬度测试与局部化学分析结合使用，有助于探索单个合金元件对镍基超合金中微观结构不同部分的影响。这些高性能合金使用的大量元素需要深入分析，以获取有关合金不同组件之间复杂相互作用的知识。
该分析表明，具有高空间分辨率和原位SPM成像的机械测量对于获得影响材料总体性能的基本原理的知识至关重要。这些数据将有助于设计能够在越来越具有挑战性的环境下运行的未来合金。
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