鎳基單晶合金是一種應用較為廣泛的高溫合金，主要用于制造熱端部件，尤其在航空航天發動機的重要結構/功能部件中鎳基高溫合金質量占比20%以上[1]
鎳基單晶高溫合金目前已發展至第五代，其標志性特點是加入了大量元素Re和Ru[2,3]
難熔元素Re在合金中起固溶強化作用，可有效提高合金的承溫能力，但Re會強烈促進TCP相析出，影響合金的組織穩定性[4,5]
研究表明[6]，難熔元素W在合金中同樣可以起到固溶強化作用，其在枝晶干/枝晶間的偏析程度低于Re，且在γ和γ兩相的分配比也低于Re，相較于Re更有利于組織穩定
王博等[7]在對第三代鎳基單晶高溫合金的研究中發現，W含量的提高對合金γ相形貌、尺寸和體積分數無顯著影響，隨W含量提高，合金TCP相含量緩慢增加
第4代和第5代鎳基單晶高溫合金中添加了2%~6%的元素Ru，主要目的在于抑制TCP相析出，充分發揮Re的固溶強化作用
研究表明[8~10]，含Ru合金中γ'相具有更好的立方度且分布均勻，同時，元素Ru可使γ′/γ兩相錯配度變得更負
另有文獻報道[11]，Ru對γ′/γ兩相錯配度并無明顯影響
O'Hara等[12]提出了Ru的“逆向分配”效應是改善組織穩定性的重要原因，即Ru可促使Re、W、Cr等γ相形成元素更多的溶入到γ相，使較多Al、Ta等γ相形成元素溶入到γ基體相，進而改變元素在γ′/γ兩相的分配比
劉少華等[13]通過第一原理對元素在γ′/γ兩相界面分配行為進行研究，結果表明，元素Ru可降低Re、Co、Cr等元素在γ相偏聚程度
但Reed等[14,15]的研究表明，其他元素在γ/γ兩相的分布行為并未受到元素Ru的影響
霍嘉杰等[16]認為，Ru可以降低TCP相與γ相界面提供原子附著臺階的密度，以降低TCP相析出以及生長的驅動力，從而提高合金的組織穩定性
田素貴等[17]研究發現，在中溫條件下，Ru可抑制位錯在基體通道中的分解，從而提高合金蠕變性能
另有文獻認為[18]，當合金中Re含量較低時，添加Ru可提高合金的蠕變性能，但當合金中Re含量較高時，Ru對合金蠕變性能的提高并不明顯
由此可見，元素Ru在不同合金中的作用機理有所不同，需要進一步研究
元素Ru對無Re合金蠕變性能影響的研究較少，元素Ru對不同W含量合金蠕變性能的影響更是鮮有報道
據此本文設計并制備了三種合金，通過蠕變性能測試、組織形貌觀察、元素
聲明：
“Ru對一種高W鎳基單晶合金蠕變性能的影響” 該技術專利(論文)所有權利歸屬于技術(論文)所有人。僅供學習研究，如用于商業用途，請聯系該技術所有人。
我是此專利(論文)的發明人(作者)
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編輯：中冶有色網
來源：梁爽,劉智鑫,劉麗榮,梁金廣,紀良博,邵華陽
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2025年07月09日 ~ 11日 
