鎳基單晶高溫合金具備優(yōu)異的高溫力學性能、組織穩(wěn)定性、抗氧化性及抗蠕變性能，被廣泛用于先進航空發(fā)動機渦輪葉片的制造。隨著目前渦輪葉片承溫能力的不斷提高，先進鎳基單晶高溫合金中W、Ta 和Re 等難熔元素的含量逐漸增加，其服役過程中組織穩(wěn)定性顯著惡化。

近日，來自西北工業(yè)大學凝固技術(shù)國家重點實驗室的楊文超教授和張軍教授采用3D-APT 和TEM等先進手段揭示了Ru 元素添加對鎳基單晶高溫合金組織穩(wěn)定性的影響機理。研究發(fā)現(xiàn)，在1100 °C熱暴露期間，加入Ru 元素顯著促進了合金中γ′相筏化，抑制了拓撲緊密堆排（TCP）相析出；由于合金元素上坡擴散效應(yīng)，在γ/γ′兩相界面靠近γ基體一側(cè)形成了富含Re、Co、Cr 等的元素偏聚層，而Ru 元素的添加可以明顯降低這些元素的偏聚濃度。進而通過TEM 觀察了TCP 相的優(yōu)先形核位置，提出了Ru 元素添加對鎳基單晶高溫合金組織穩(wěn)定性作用機理的新觀點。

相關(guān)研究成果以Newinsightsintothe microstructuralstability basedontheelement segregationbehavioratγ/γ′interfaceinNi-based singlecrystalsuperalloys withRuaddition為題發(fā)表在Journal ofMaterialsScience&Technology上。

左圖為Ru 元素添加抑制TCP相析出過程示意圖。