采用真空感應熔煉工藝制備了不同鋯添加量（0，0.005%，0.025%，0.050%，質量分數）的K465鎳基高溫合金，并進行1210℃×4h熱處理，研究了鋯添加量對合金顯微組織、拉伸性能和高溫持久性能的影響。結果表明：不同鋯添加量試驗合金中存在塊狀MC型碳化物、條狀和顆粒狀M6C型碳化物，以及γ/γ´共晶和顯微疏松；當鋯添加量不大于0.025%時，隨鋯添加量增加，顆粒狀碳化物含量先基本不變后增加，塊狀和條狀碳化物以及γ/γ´共晶和顯微疏松含量無明顯變化；當鋯添加量增至0.050%時，條狀和顆粒狀碳化物含量急劇降低，塊狀碳化物、γ/γ´共晶和顯微疏松含量均顯著增加。隨著鋯添加量的增加，試驗合金的室溫抗拉強度無明顯變化，斷后伸長率先基本不變后降低，在975 ℃/225 MPa下的持久斷裂時間先延長后縮短。鋯的最佳添加量為0.025%，此時合金的持久斷裂時間最長，為70 h，室溫抗拉強度為1 020 MPa，斷后伸長率為9%。

01研究背景

隨著航空發動機技術的不斷發展，發動機推重比不斷提高，渦輪葉片服役溫度越來越高，這對葉片材料的綜合性能，尤其是高溫性能提出了更高要求。鎳基鑄造高溫合金是葉片材料的一種，其成分復雜，添加的微量元素主要起到晶界強化和晶界凈化作用。鋯元素作為鑄造高溫合金重要的晶界強化微量元素，在各類牌號高溫合金中均得到廣泛應用，有關其在高溫合金中作用機理的研究工作也已開展較多。李亞敏等研究發現，添加鋯可促進K4169合金中鈮、鉬、鈦元素偏析，增加碳化物數量，提高Laves相初熔溫度，降低合金熔點；楊道敏等研究發現，鋯元素可以改善高溫合金的鑄造性能，減小鑄件的熱裂傾向；CHEN等和HUANG等研究發現，鋯元素可限制高溫合金中的碳化物由MC向M23C6轉變，穩定MC碳化物和基體界面；周鵬杰等研究發現，隨著鋯含量的增加，M951合金的碳化物形貌由片狀或針狀向塊狀轉變，晶粒內骨架狀碳化物減少，晶界上碳化物增多，導致合金拉伸性能略有提高，持久斷裂時間先延長后縮短；周陽等研究發現，K417合金中添加鋯后，組織中共晶相含量和顯微疏松數量增加，持久斷裂時間先延長后縮短。可見，鋯元素會對高溫合金的凝固特性、顯微組織及鑄造性能產生影響，從而影響高溫合金的力學性能。

K465合金是在俄羅斯ЖС6У合金基礎上研制的一種合金化程度較高的鎳基鑄造高溫合金，其鎢、鉬、鈮等難熔元素含量高，具有優異的高溫蠕變性能、高溫疲勞性能和高承溫能力，適用于制備航空發動機渦輪葉片、渦輪導向葉片及其他高溫結構件，在航空領域得到廣泛應用。目前，尚未見有關鋯元素對K465高溫合金顯微組織和力學性能影響的研究報道。因此，作者采用真空感應爐制備了添加不同質量分數鋯的K465鎳基高溫合金，并對其進行1210℃×4h的熱處理，研究了鋯添加量對合金顯微組織和性能的影響，以期為K465合金中鋯含量的控制提供理論依據和數據支撐。

02研究亮點